S355JRとは？特性・規格・溶接性・用途を徹底解説（建築・土木向け）

2025年12月29日 最終更新日時 : 2025年12月29日 エバープレイ編集部

はじめに：S355JRの概要

S355JRは、欧州規格EN 10025-2で規定される非合金構造用圧延鋼材の代表的なグレードで、橋梁・建築骨組み・クレーン・土木構造物など幅広い用途で使用されます。名称の「S」は構造用（Structural）、「355」は公称降伏点（最低降伏強さ）が約355 MPaであること、「JR」はシャルピー衝撃試験で+20℃における最小吸収エネルギーが27 Jであることを示します。

規格・表記とバリエーション

S355の系列には、衝撃試験温度に応じたバリエーションがあり、一般的には以下のように区分されます。

  • S355JR：+20℃でのシャルピー衝撃試験が27 J（常温用の一般グレード）
  • S355J0：0℃でのシャルピー27 J（低温環境向け）
  • S355J2：-20℃でのシャルピー27 J（さらに低温環境向け）

これらはすべてEN 10025-2（非合金構造用圧延鋼）の範疇で定められており、厚さや供給形状により機械的性質の要求値が異なる場合があります。

化学成分と機械的性質（代表値）

EN 10025-2では厳密な元素ごとの最小値・最大値が厚さや製造条件により規定されていますが、代表的な特性は次の通りです。

  • 公称降伏強さ（ReH）：355 MPa（厚さ範囲によっては異なる分類あり）
  • 引張強さ（Rm）：約470–630 MPa（供給条件や厚さに依存）
  • 伸び（A）：おおむね20%前後（試験片や厚さに依存）
  • 衝撃吸収エネルギー：27 J（シャルピーVノッチ、指定温度での値）

化学成分では炭素（C）・マンガン（Mn）・シリコン（Si）・リン（P）・硫黄（S）などが管理され、炭素当量（CE）や溶接性を示す指標が重要になります。メーカー毎に若干の差はあるため、詳細な化学成分は供給元の証明書（MTC: Mill Test Certificate）で確認してください。

製造・供給形状と熱処理

S355JRは一般に熱間圧延（HR）板・形鋼・ビーム・チャンネル・角形材などで供給されます。熱間圧延の後に供給されることが多く、通常は正規化処理を行っていない「as-rolled」状態が多いですが、要求に応じて正規化（normalised）や熱処理を施すこともあります。板厚が増すと内部冷却速度の違いから機械特性や靱性に影響が出るため、厚さ別の規定が設けられています。

溶接性と加工性

S355JRは低合金鋼に分類され、一般的に良好な溶接性を示しますが、実務では以下の点に注意が必要です。

  • 炭素当量（CE）: CEが高いと割れやすくなるため、溶接時のプリヒート（予熱）や低水素電極の使用、溶接工程の管理が必要になります。代表的なCE式（単純例）：CE = C + (Mn/6) + ((Cr+Mo+V)/5) + ((Ni+Cu)/15)（計算式は各現場の規定に従う）
  • 熱影響部（HAZ）の特性: 厚肉部や高速冷却条件下で硬さが上がり割れやすくなるため、事前の溶接工程設計が重要です。
  • 推奨溶接プロセス: MMA（被覆アーク）、GMAW/MIG、FCAWなどが多用され、材料と板厚に応じたフィラー材を選定します。
  • 機械加工性: 切削・穴あけ・曲げ加工は一般的な構造用鋼と同等に加工可能で、冷間曲げや溶接後の応力解放を考慮した加工順序が重要です。

耐久性・耐食性・表面処理

S355JR自体は大気中での耐食性は特に高くありません。土木・建築で長期露出する場合は以下の保護が一般的です。

  • 溶融亜鉛めっき（hot-dip galvanizing）：塩害地域や外露部に有効
  • 塗装（防錆塗料、多層塗装システム）：下塗り・中塗り・上塗りの組合せで耐候性を確保
  • 複合防食システム：亜鉛めっき＋塗装など

設計段階では露出環境（海岸近傍、工業地域、内陸）や維持管理の頻度を踏まえて防食設計を行うことがコスト最適化に繋がります。

用途と採用事例

S355JRは汎用性の高い構造用鋼として、次のような用途で広く使われています。

  • 一般構造物の桁・梁・柱（建築鉄骨）
  • 橋梁の桁や高架構造物
  • クレーンの主要構造部材やコンテナフレーム
  • 土木支保工、ガードレール、鉄塔など

設計者は必要強度・靱性・耐疲労性・溶接性を評価して適材を選定します。より高い耐衝撃性が必要な場合はS355J0/J2、より高強度が必要な場合はS420やS460といった上位グレードを検討します。

試験・品質管理

供給時には通常、以下の試験・検査が行われます。

  • 化学成分分析（MTC）
  • 引張試験（Rm、ReH、伸び）
  • 衝撃試験（シャルピーVノッチ、指定温度での27 J確認）
  • 超音波探傷試験（必要に応じて）
  • 外観・寸法確認（曲がり、厚さ、平坦度など）

特に安全性が重視される構造物では、非破壊検査や材料トレーサビリティの管理が必須です。

設計上の注意点（座屈・疲労など）

S355JRの高い降伏強さは設計上有利ですが、以下の点に注意してください。

  • 座屈設計：薄肉部材や高フランジ比の部材は座屈が支配的になるため、断面係数と座屈長さの評価が必要です。
  • 疲労強度：繰返し荷重を受ける部位は疲労限界の評価が重要で、溶接部の詳細が疲労寿命に大きく影響します。
  • 接合部設計：溶接のバイアスや欠陥が集中応力を生むため、溶接シームの形状と仕上げ（グラインディングなど）で疲労耐久性を向上させます。

実務でよくある誤解・注意ポイント

  • 「S355=いつでも同じ性能」ではない：厚さや供給条件、熱処理によって特性が変わります。設計や検査時は供給元の材料証明を確認してください。
  • 溶接性の過信：一般に溶接しやすい鋼種ですが、厚肉や高CEの場合は割れリスクがあるため溶接条件管理が不可欠です。
  • 耐食性の誤認識：S355は耐候性鋼（Corten等）とは異なります。長期外気曝露では適切な防錆処理が必要です。

まとめ

S355JRは、建築・土木の汎用構造鋼として高い実績を持つ材料です。優れた強度と靱性バランス、加工性・溶接性の良さから幅広い用途で採用されます。ただし、厚さや用途、環境条件に応じた材料特性の理解、化学成分・炭素当量の管理、溶接・防食設計、試験・検査の徹底が安全で長寿命な構造物を実現するために重要です。設計・製作段階では必ず最新のEN規格や供給メーカーのデータシート、材料証明書を確認してください。

参考文献

SteelConstruction.info - S355 steel grades

Tata Steel - S355 product information

European Commission / JRC - EN standards（EN 10025-2）情報

Engineering Toolbox - Steel properties (general reference)

ISO/CEN - EN 10025 standards overview (公式情報への案内)

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