Q345Cとは何か？構造鋼Q345Cの特性・用途・設計・施工上の注意を徹底解説

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 — Q345Cの位置づけ

Q345Cは中国の低合金高強度構造用鋼規格（GB/T 1591 系列）に属する代表的な鋼種の一つで、降伏点（最低降伏強さ）が約345MPaであることを示します。建築・土木の分野では、橋梁、建築躯体、クレーン、車両構造など高強度と良好な溶接性を求められる多数の用途で採用されます。本稿ではQ345Cの基本特性、化学組成・機械的性質、製作・施工上のポイント、他規格鋼との比較、設計・品質管理上の留意点などを詳しく整理します。

Q345という規格の概要とサフィックス（A/B/C/D）の意味

中国のGB/T 1591 規格は「低合金高強度構造鋼」を規定しています。Qの数字は降伏強さ（Quasi yield）をMPa単位で表し、Q345は降伏強さが345MPa級であることを示します。末尾につくアルファベット（A、B、C、Dなど）は衝撃性能（チャーピー衝撃試験）の保証温度や級を区別しており、一般にCは低温での衝撃特性を要求するグレード（寒冷地や低温環境での使用を想定）です。設計や調達時には、使⽤環境に応じて適切なサフィックスを指定する必要があります（詳細は最新のGB/T 1591を参照）。

化学組成と機械特性（代表値と注意点）

ここで示す組成と機械特性は代表的な値や範囲であり、最終的な設計・検査には必ず該当する規格版（GB/T 1591 の最新版）や製造者のミルシートを確認してください。

  • 化学組成（代表的な元素範囲、質量%）：C（約0.12〜0.20）、Si（約0.10〜0.50）、Mn（約0.50〜1.60）、P（≤0.035）、S（≤0.035）、Cu/Ni/Cr/Moなどは微量で合金設計されることがある（耐候性や溶接性向上のため）。
  • 機械的性質（代表値）：0.2%耐力（降伏点）≥345MPa、引張強さおよそ470〜630MPaのレンジ、伸び（A）20%前後（板厚や形状による）。
  • 衝撃試験：Cグレードは低温（例えば−20℃程度）でのチャーピー衝撃試験が規定される。実際の要求温度はサフィックスや仕様書で確認すること。

注：上記は代表値であり、鋼板、形鋼、鋼管など形状・厚さ・熱処理条件によって異なります。必ずミルテストレポート（化学成分証明書、機械試験成績書）を確認してください。

Q345Cの製造プロセスとその影響

Q345系鋼は通常の連続鋳造→熱間圧延→熱処理（必要に応じて）により生産されます。製造プロセスは微細組織（フェライト＋パーライト、あるいは微量のベイナイト）に影響し、これが耐力、靭性、溶接後性能に影響します。

  • 鋳造・圧延条件：冷却速度や圧延温度が粒径・方位組織に影響し、厚板の衝撃特性や疲労寿命を左右する。
  • 熱処理：一般には正規化処理や焼ならしが行われることがあり、均一な機械的性質を得るために重要。
  • 合金設計：微量元素（例えばNb、V、Tiなど）を添加することで微細析出物を形成し、降伏強度や耐疲労特性を向上させることがある。

溶接性・加工性

Q345Cは一般構造用鋼として良好な溶接性を有しますが、次の点に注意が必要です。

  • 溶接方法：アーク溶接（CO2/MAG、TIG、手棒）で広く施工可能。溶接材料はベース金属の性質に合わせて選定する。
  • 割れの抑制：厚板や低温環境下では、低水素溶接棒の使用、適切な予熱・インターパス温度管理、熱入力の管理が必要になることがある。
  • PWHT（溶接後熱処理）：通常の厚さでは不要な場合が多いが、特殊用途・高応力箇所・高温環境では検討が必要。
  • 曲げ・成形：比較的良好だが、曲げ半径や曲げ方向は板厚や熱処理状態により制約があるため、加工条件の検討が必要。

品質管理と試験項目

設計・調達では下記の試験を確認・要求することが一般的です。

  • 化学成分試験（スペクトル分析）
  • 引張試験（降伏点、引張強さ、伸び）
  • 衝撃試験（チャーピーVノッチ） — サフィックスにより要求温度が異なる
  • 曲げ試験、硬さ試験
  • 非破壊検査（超音波、磁粉、浸透、放射線） — 板厚や重要度に応じて要求

製造ロットごとにミルシート（Certificate of Test）を取得し、設計基準や施工仕様と突き合わせて承認を行うことが必要です。

他規格鋼との比較（S355、A572 Grade 50 等）

Q345系は国際的にはEN S355（降伏約355MPa）やASTM A572 Grade 50（降伏約345MPa）に近い位置づけです。ただし、化学組成や衝撃条件、製造公差などが規格ごとに異なるため、互換性を前提にする際は詳細な比較が必要です。

  • 降伏強さは概ね同等だが、衝撃性能や溶接後の挙動は各規格・メーカーで差が出る。
  • 設計で互換鋼を用いる場合は、許容応力度、靭性、溶接仕様を確認し、必要なら試験で裏取りする。

設計・施工上の留意点

Q345Cを用いる際の実務的な注意点をまとめます。

  • 環境条件の確認：使用温度が低い現場ではサフィックス（C等）の要求を満たすこと。極低温ではより厳しい要求が必要。
  • 疲労設計：橋梁やクレーンなど繰り返し応力がかかる構造では、材料特性に加え接合部の詳細（溶接仕上げ、ストレス集中）を考慮する。
  • 防食対策：Q345は耐候鋼ではないため屋外では塗装・亜鉛めっき等の防食処理が必須。海洋環境では更に注意。
  • 加工・溶接順序の管理：大きな熱影響や歪みを避けるための施工計画、仮締め順序、溶接順序を定めること。
  • 検査体制：受入検査、工程内検査、完成検査（非破壊検査や寸法検査）の計画を立てる。

代表的な用途例

  • 建築の中高層躯体、鋼構造柱・梁
  • 橋梁（桁、支承部、補剛材） — 特に衝撃・疲労設計を伴う箇所
  • 産業機械フレーム、クレーンブーム
  • 鋼構造物の一般用途（プラントの支持構造など）

調達・仕様書作成時のチェックリスト

  • 使用するQ345のサフィックス（A/B/C/D）の指定（衝撃試験要求温度を明記）
  • 形状・板厚・長さの公差、平坦度、表面品質要求
  • 必要な機械試験・非破壊検査の項目と合格基準
  • 溶接仕様（溶接棒・ワイヤ、溶接法、予熱・インターパス管理、PWHTの要否）
  • 付随処理（切断・穴あけ・曲げ・塗装・亜鉛めっき等）の受託範囲と品質基準

よくあるトラブルと対策

Q345Cに限らず高強度鋼で起きやすいトラブルと対策を整理します。

  • 割れ（溶接ヒュードロゲン割れ）: 低水素溶接材料、適切な予熱、溶接前の油脂除去、溶接後の適切な冷却で対策。
  • 疲労破壊：溶接端部の仕上げ（面取り、グラインド）、応力集中の低減、詳細設計で寿命評価。
  • 腐食：環境評価に基づく塗装・めっき・犠牲防食（陰極保護）などの措置。
  • 寸法不良：加工工程での歪み管理、仮締め順序やテンプレート管理で防止。

まとめ — 実務者への提言

Q345Cは高強度と比較的良好な靭性を兼ね備えた万能型の構造用鋼ですが、仕様決定時には必ず使用環境（温度、腐食、疲労条件）と接合方法を明確にし、適切なサフィックスや検査項目を指定してください。調達後はミルシートの確認と必要な現場試験を行い、溶接・加工の工程管理を徹底することで品質のばらつきを抑え、安全で経済的な構造物が実現できます。

参考文献

以下はQ345系鋼や関連規格について参考になる代表的な情報源です。設計・調達の最終判断には必ず各規格の最新版およびメーカー発行のミルシートを確認してください。

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