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SM400とは?SS400との違い、規格、強度、用途、注意点など

  • SM400ってどういう鋼材なの?
  • 読み方が分からない…
  • SS400と何が違うの?
  • A、B、Cってあるけど、どれを選べばいいの?
  • 強度はどれくらい?
  • 現場で気をつけることって?

上記の様な悩みを解決します。

SM400は、橋梁や鉄骨建築の溶接構造でよく使われる鋼材ですが、似たような名前のSS400とどう違うのか、A種・B種・C種をどう使い分けるのか、初学者にはなかなかピンと来にくい鋼材です。ミルシートを読むときも「あれ、SM400Aって書いてあるけどこれで合ってる?」と迷う場面が出てきますよね。

なるべく分かりやすい表現で記事をまとめていくので、初心者の方にも理解しやすい内容になっているかなと思います。

それではいってみましょう!

目次

SM400とは?意味と読み方

SM400とは、結論「溶接構造用圧延鋼材のうち、引張強さが400N/mm²級の鋼材」のことです。

読み方は「エスエムよんひゃく」。「SM」はSteel Marine(海洋構造用)の頭文字に由来する記号で、日本語では「溶接構造用圧延鋼材(ようせつこうぞうようあつえんこうざい)」と呼ばれます。JIS G 3106(溶接構造用圧延鋼材)で規定されている材料規格です。

→ ざっくり、「溶接して使うことが前提の400N/mm²級鋼材」がSM400、というイメージです。

記号の意味

SMの記号の意味は、SがSteel(鋼)、MがMarine(船舶/溶接構造を意味する伝統的な記号)、400が引張強さの下限値(N/mm²)、というあたり。「Marine」と聞くと船舶専用みたいな響きですが、実際は橋梁・鉄骨建築・水門・タンクなど、溶接して組み立てる構造物全般に使われています。語源が船舶由来なだけで、用途は広いんですね。

SM400とSS400の違い(最重要ポイント)

SM400を語るうえで一番大事なのが、SS400との違いです。両者を並べて比較するとこうなります。

項目 SM400(JIS G 3106) SS400(JIS G 3101)
正式名称 溶接構造用圧延鋼材 一般構造用圧延鋼材
引張強さ 400〜510 N/mm² 400〜510 N/mm²
降伏点 235〜245 N/mm²(板厚で変動) 235〜245 N/mm²(同上)
化学成分の規定 C・Si・Mn・P・S・必要に応じてNb/V等まで規定 P・Sの上限のみ(Cは規定なし)
シャルピー衝撃値(じん性) B・C種で規定あり 規定なし
溶接性 良好(化学成分が管理されている) 用途次第(成分のばらつきあり)
主な用途 溶接構造(橋梁・建築鉄骨・水門・タンク) 軽微な構造材・機械部品・転造品

注目すべきは「強度はほぼ同じ、でも中身(成分とじん性)が違う」ということ。SS400は「強度さえ満たせばOK」という割と緩い規格なので、炭素量にバラつきがあって溶接で割れやすいケースがあります。一方SM400は炭素量や溶接性に直結する成分が厳しく管理されていて、安心して溶接できる訳です。

→ ぶっちゃけ、現場で「鉄骨梁の母材はSS400で良いんでしたっけ?」と聞かれたら、溶接接合がメインの建築鉄骨や橋梁ならSM400(あるいはSN400B/C)を使うべきが原則の答えになります。

SM400のA種・B種・C種の違い

SM400にはA種・B種・C種の3つのグレードがあって、シャルピー衝撃試験(じん性試験)の規定値で分けられています。

A/B/Cの使い分け

SM400A・B・Cの使い分けは、SM400Aがシャルピー衝撃値の規定なし(じん性は問わない用途)、SM400Bが0℃でシャルピー吸収エネルギー27J以上(一般的な溶接構造)、SM400Cが0℃でシャルピー吸収エネルギー47J以上(重要構造・低温環境)、というあたり。

簡単に言うと、寒い場所や重要構造で使うほどグレードを上げるイメージです。じん性とは「粘り強さ」のこと。冬場や寒冷地では鋼材が脆性破壊(ぱきっと割れる)を起こしやすいので、低温でも粘れるC種を使うわけですね。

選定の目安は、屋内軽量鉄骨や仮設構造でSM400A、一般的な建築鉄骨・橋梁でSM400B、寒冷地の橋梁・重要建築物でSM400C、というあたり。ただ、建築鉄骨の場合はSM400よりもSN400B・SN400C(建築構造用圧延鋼材/JIS G 3136)を使う方が今はスタンダードです。SN材は建築用に最適化された規格で、降伏比や塑性変形性能まで規定されているので、耐震設計しやすい鋼材なんです。

SM400の化学成分と機械的性質

JIS G 3106で規定されている代表値を整理しておきます。

化学成分・機械的性質

化学成分(板厚50mm以下、SM400Bの例)は次の通り。

元素 規定値(質量%)
C(炭素) 0.20以下
Si(ケイ素) 0.35以下
Mn(マンガン) 0.60〜1.50
P(リン) 0.035以下
S(硫黄) 0.035以下

機械的性質(板厚16mm以下)は、降伏点または0.2%耐力が245 N/mm²以上、引張強さが400〜510 N/mm²、伸びが18%以上(板厚により異なる)、シャルピー吸収エネルギー(B種)が0℃で27J以上、というあたり。

板厚が増えると降伏点はやや下がります(板厚50mm超で215 N/mm²以上、など)。設計では使う板厚と組み合わせて許容応力度を決めるので、構造設計者は鋼材記号と一緒に「t=○○mm」も意識して仕様を決めている訳です。

SM400の用途と現場での使われ方

SM400が使われる代表的な場面を整理します。

主な用途と体験談

SM400の主な用途は、道路橋・鉄道橋の主桁・横桁(溶接構造の代表格・橋梁ではSM400・SM490が最頻出)、建築鉄骨の柱・梁の一部(ただし建築はSN材がメインで、SM材は補助的に使われることが多い)、水門・ダム放流ゲート(腐食しやすい環境だが溶接性が良いSMが選ばれる)、タンク・圧力容器(内圧を受ける溶接構造でSM・SLA系が活躍)、クレーンガーダー・産業機械の溶接フレーム(重荷重の溶接構造に最適)、というあたり。

H鋼・I形鋼・鋼板・形鋼など、形状を問わずSM400として供給されています。「鋼種の指定(SM400Bなど)+形状の指定(H形鋼600×200、t=12など)」がワンセットで設計図に出てくるイメージです。

僕自身は電気施工管理出身なので、橋梁の鉄骨を直接組むことは少なかったのですが、商業施設の鉄骨梁にケーブルラックを支持金物で固定する際、母材の鋼種を確認する場面でSM材/SN材の銘板を見ることはありました。母材によって溶接付着金物の施工要領(裏当て金の有無、予熱の温度)が変わるので、電気屋でも他工種の鋼種知識は持っておいて損はないですね。

SM400の注意点と施工管理のポイント

最後に、SM400を扱うときに押さえておきたい注意点を整理します。

ミルシート・溶接・保管

ミルシートでの確認項目は、鋼種記号(SM400A/B/Cのどれか・B・Cは衝撃値の値もチェック)、製造番号(チャージNo.)、化学成分(C、Mn、P、Sは特に)、機械的性質(降伏点、引張強さ、伸び)、板厚と幅・長さ、試験成績の合否、というあたり。ミルシートは鉄骨製作工場の入荷時に必ずチェックされる書類です。建築の鉄骨工事なら、ファブの工場検査・受入検査でこのミルシートと現品の刻印(鋼種マーク)が一致しているか照合します。

溶接時の注意は、板厚25mm超は予熱が必要なケースが多い(特にSM400Cの寒冷地仕様)、開先精度・裏当て金の管理は規格どおりに、溶接金属側の強度マッチングを意識(SM400なら降伏点400N/mm²級の溶接棒)、雨天・湿度高い日の溶接は水素割れリスクあり、というあたり。

保管時の注意は、屋外置きは赤錆・黒皮の状態を確認(黒皮は塗装前にショットブラストで除去)、角材・板材は端部腐食の進行に注意(端面の防錆対策)、鋼種ごとに区分けして保管(SS400とSM400を混ぜると現品照合が混乱する)、というところ。

ミルシートと現品の照合を怠ると、最悪「契約と違う鋼材で組まれた鉄骨」が建ってしまうリスクがあります。地味ですが、入荷検査と材料識別管理は鉄骨工事のキモなので、施工管理者として必ずチェックする習慣を付けましょう。

SM400に関する情報まとめ

  • SM400とは:溶接構造用圧延鋼材のうち引張強さ400N/mm²級の鋼材(JIS G 3106、読み方:エスエムよんひゃく)
  • SS400との違い:強度はほぼ同じだが、化学成分・じん性・溶接性が管理されているのがSM400
  • A・B・C種:じん性(シャルピー衝撃値)の規定で分けられる。寒冷地・重要構造ほどB→C
  • 主な用途:橋梁・水門・タンク・建築鉄骨の一部(建築鉄骨はSN材メイン)
  • 確認ポイント:ミルシートで鋼種記号・成分・機械的性質を必ず照合する
  • 溶接時の注意:板厚と環境に応じて予熱・開先・水素割れ対策を行う

以上がSM400に関する情報のまとめです。

「強度同じならSS400で良いじゃん」と思いがちですが、溶接して組み立てる構造ではSM400以上の溶接性管理がないと割れリスクが残ります。鋼材選定はまず「溶接するか/しないか」「重要度がどれくらいか」「環境温度はどうか」で判断するのが王道ですので、押さえておきましょう。一通りSM400の基礎知識は理解できたと思います。

合わせて、他の鋼材記号や鉄骨まわりの知識もチェックしておきましょう。

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