AWS D1.1 Structural Welding Code – Steel 技術解説
1. 規格の概要と適用範囲
AWS D1.1は、米国溶接協会（American Welding Society）が発行する、建築鉄骨構造物（ビル、橋梁以外の構造物、タワー、プラント等）の溶接施工に関する世界で最も参照される規格の一つである。
- 適用範囲: 厚さ3mm（1/8インチ）以上の炭素鋼および低合金鋼の溶接に適用される。
- 構成の要点:
- 設計: 溶接継手の設計、静的および疲労荷重を受ける継手の計算。
- 施工（Prequalification）: 溶接施工要領書（WPS）の事前認定なしで使用できる「事前認定溶接条件（Prequalified WPS）」の規定。
- 資格認定: 溶接士（Welder）および溶接オペレーターの技能検定。
- 検査: 視覚検査（VT）、超音波探傷（UT）、磁粉探傷（MT）、放射線透過試験（RT）の合否判定基準。
2. 化学組成・成分規定と機械的性質
AWS D1.1自体は、使用する鋼材の化学組成そのものを規定する文書ではない。 溶接対象となる鋼材は、ASTM規格（A36, A572, A992等）などの材料規格に準拠する必要がある。
- 母材の選定: 溶接施工管理者は、母材の炭素当量（Ceq）または溶接割れ感受性組成（Pcm）を確認し、適切な溶接棒（Filler Metal）を選定しなければならない。
- 機械的性質との整合: 溶接金属の引張強さおよび降伏強さは、母材の規定値と同等かそれ以上であることが要求される。特に、低水素系溶接棒の使用時は、水素含有量（H4, H8, H16）の管理が厳格に求められる。
3. 溶接施工上の注意点・割れ対策
AWS D1.1における施工管理の肝は、「溶接割れの防止」と「熱管理」にある。
3.1 予熱と層間温度管理
母材厚さ、化学成分、拘束度に基づき、割れを防止するための最小予熱温度が規定されている。
- 予熱管理: 厚板溶接において、拘束が強い場合は、表3.2（Table 3.2）に基づき予熱温度を厳守すること。
- 層間温度: 多層盛り溶接において、層間温度が高すぎると熱影響部（HAZ）の結晶粒が粗大化し、靭性が低下する。特に高張力鋼では、上限温度の管理が不可欠である。
3.2 割れ感受性対策
- 低温割れ（水素割れ）: 低水素系溶接材料（E7018等）を使用し、吸湿防止管理（再乾燥条件の徹底）を行う。
- 熱影響部（HAZ）の硬化: 冷却速度が速すぎると硬化し、遅すぎると靭性が低下する。入熱量（Heat Input）とパス間温度を適切に制御し、適正な冷却曲線を描くことが重要である。
3.3 溶接条件の適正化
- 事前認定（Prequalification）: AWS D1.1の規定に従った溶接継手形状、開先角度、ルート間隔を遵守すれば、PQR（溶接施工手順確認試験）を省略可能である。ただし、これに逸脱する場合は、必ずPQRを実施しWPSを実証しなければならない。
4. 関連・国際規格との対応関係
AWS D1.1は単独で機能するものではなく、以下の規格と密接に関係している。
- AWS D1.5 (Bridge Welding Code): 橋梁専用規格。D1.1よりも疲労設計や靭性要求が厳格であり、より厳しい品質管理が求められる。
- AISC 360 (Specification for Structural Steel Buildings): 鋼構造物の設計基準。溶接の設計強度はこの規格から引用されることが多く、D1.1は施工の「どうやって溶接するか」を担う。
- ISO 17604: 溶接試験片の採取および試験に関する国際規格。欧州プロジェクトとの整合性を取る際に参照されることが多い。
- 互換性の注意点: AWS規格は「インチ・ポンド法」をベースとしている。SI単位系への換算時、端数処理の誤差が合否判定（特に検査基準）に影響を及ぼさないよう、プロジェクト仕様書（Project Specification）にてどちらの単位系を優先するかを明文化しておく必要がある。
5. 実務での選定ポイント
現場の溶接管理技術者が押さえるべき選定基準は以下の通りである。
1. 溶接材料の適合性: 母材強度に応じたFiller Metalの選定。AWS A5シリーズ（溶接材料規格）に基づき、母材の降伏点・引張強さを上回る溶接棒を選択すること。
2. 検査体制の構築:
- VT（外観検査）: 全数検査が基本。アンダカット、オーバーラップ、ビード形状を厳格にチェック。
- UT（超音波探傷）: 突合せ溶接の内部欠陥（融合不良、スラグ巻き込み）の検出に最適。AWS D1.1の「Table 6.2（検査基準）」は、欠陥のサイズと厚みに応じた厳格な判定基準となっている。
3. 溶接士の資格管理:
- 当該プロジェクトのWPSに従って溶接試験を合格した溶接士のみを配置すること。
- 「資格の有効期限」および「継続使用（6ヶ月以上中断がないか）」を管理する台帳（Welder Continuity Log）を整備する。
4. 不適合管理: 溶接欠陥が発見された場合、AWS D1.1の補修規定（Repair Requirements）に従い、除去範囲を決定し、再溶接および再検査を実施する手順を確立しておくこと。