ISO 5817（JIS Z 3011）溶接欠陥の品質等級（B/C/Dレベル）判定基準

ISO 5817（JIS Z 3011）溶接欠陥の品質等級（B/C/Dレベル）判定基準：実務的完全解説

ISO 5817（JIS Z 3011）溶接欠陥の品質等級（B/C/Dレベル）判定基準：実務的完全解説

溶接構造物の信頼性を担保する上で、非破壊試験（UT, RT, MT, PT）および目視検査（VT）の結果をいかに正しく評価するかは、品質保証部門および溶接施工管理技術者にとって極めて重要な任務である。
本記事では、アーク溶接における不連続部（溶接欠陥）の評価基準である ISO 5817（国内対応：JIS Z 3011） に焦点を当て、各品質等級（B: 高度、C: 中程度、D: 基本）の具体的な判定基準、冶金学的背景、そして実務における合否判定の勘所を徹底的に解説する。

1. 基礎知識：ISO 5817 / JIS Z 3011 の概要と適用範囲

1.1 規格の定義と位置づけ

ISO 5817: *Welding — Fusion-welded joints in steel, nickel, titanium and their alloys (beam welding excluded) — Quality levels for imperfections*
JIS Z 3011: 鋼、ニッケル、チタン及びその合金の溶融溶接継手（ビーム溶接を除く）の不連続部に対する品質等級

本規格は、ビーム溶接（電子ビーム、レーザ溶接）を除く、鋼、ニッケル、チタンおよびその合金の溶融溶接継手（主にアーク溶接：SMAW, GMAW, GTAW, SAW等）に発生する不連続部（Imperfections）の許容限度を規定するものである。

1.2 品質等級（B、C、Dレベル）の概念

ISO 5817では、溶接構造物に要求される信頼性や荷重条件に応じて、不連続部の許容限度を以下の3つの等級に分類している。

等級 B（Stringent / 高度レベル）
対象: 高い疲労強度、高応力、あるいは過酷な環境下（低温、腐食性環境など）で使用される重要構造物。圧力容器、高圧ガス設備、海洋構造物の主応力部など。
特徴: 欠陥に対する許容値が非常に厳しく、微小なブローホールやアンダーカットも不合格となる場合が多い。
等級 C（Moderate / 中程度レベル）
対象: 一般的な産業機械、鉄骨構造物、中程度の荷重を受ける圧力機器など。
特徴: 多くの一般的な溶接構造物でデフォルトとして指定されるレベル。構造的健全性と経済性のバランスが最適化されている。
等級 D（Moderate / 基本レベル）
対象: 静的荷重のみを受ける構造物、低応力部、美観や気密性が主要要求とならない一般構造物。
特徴: 最も許容範囲が広く、製造コストを抑えた施工が可能。

2. 欠陥種類別の判定基準と実務的解釈

ISO 5817では、クラック（割れ）から形状不良に至るまで、多数の不連続部項目（通常25項目以上）について規定している。ここでは主要な欠陥を取り上げ、B/C/D各レベルの具体的な数値基準と実務上の解釈を詳述する。

2.1 表面・内部共通の重要欠陥における基準値の比較

| 欠陥項目 (ISO 5817 参照番号) | 等級 B (高度) | 等級 C (中程度) | 等級 D (基本) |
| :— | :— | :— | :— |
| 100 割れ (Cracks) | 許容不可 (0) | 許容不可 (0) | 許容不可 (0) |
| 201 表面気孔 / 内部ブローホール
(最大寸法 $d$) | $d \le 0.2t$
かつ $d \le 4\text{ mm}$ | $d \le 0.3t$
かつ $d \le 8\text{ mm}$ | $d \le 0.4t$
かつ $d \le 6\text{ mm}$ |
| 401 アンダーカット (Undercut)
(深さ $h$) | $h \le 0.05t$
かつ $h \le 0.5\text{ mm}$
(短聖部を除き許容) | $h \le 0.1t$
かつ $h \le 1.0\text{ mm}$ | $h \le 0.2t$
かつ $h \le 1.5\text{ mm}$ |
| 501 余盛過大 (Excess weld reinforcement)
(高さ $h$) | $h \le 1 + 0.1b$
かつ $h \le 5\text{ mm}$ | $h \le 1 + 0.15b$
かつ $ח \le 7\text{ mm}$ | $h \le 1 + 0.25b$
かつ $h \le 10\text{ mm}$ |
| 502 溶け込み不良 / 融合不良 | 許容不可 | 許容不可 *(特定条件を除く)* | 極めて限定的に許容 *(静的荷重のみ)* |

*※注記: $t$ は母材の板厚、$b$ は余盛の幅を示す。具体的な計算式は継手形状（突合せ、隅肉）により微小に異なる。*

2.2 個別欠陥の冶金学的・力学的評価

# ① 割れ (Cracks: 100番台)

判定基準: 全ての等級（B, C, D）において一切許容されない（ゼロ・トレランス）。
技術的背景: 割れは応力集中係数が無限大に近く、疲労亀裂や脆性破壊の起点となるため、いかなる品質レベルであっても許されない。熱間割れ（S, Pの偏析による結晶粒界の脆弱化）や冷間割れ（拡散性水素、残留応力、硬化組織の三要素）の発生が確認された場合、当該溶接部は全面はつり取り再溶接（補修）が必須となる。

# ② 気孔・ブローホール (Gas pores: 200番台)

判定基準: 等級Bでは厳しく制限されるが、CおよびDでは板厚 $t$ に対する比率で緩やかになる。また、投影面積あたりの気孔の占有率（クラスター気孔の制限）についても規定されている。
現場対策: シールドガス不良（風の影響、流量不足）、母材の水分・油分・錆の残留、ワイヤの吸湿が主な原因。TIG溶接におけるタングステンの汚染もブローホールを誘発する。

# ③ アンダーカット (Undercut: 401)

判定基準: 応力が集中する母材と溶接金属の境界部に発生するため、疲労強度に決定的な悪影響を及ぼす。等級Bでは深さ $0.5\text{ mm}$ 以下かつ $0.05t$ 以下という非常に厳しい制限が課される。
溶接条件の適正化: 電流が高すぎる、アーク長が長すぎる、またはウィービング速度が不適切である場合に発生する。特に水平姿勢（2G）や上向き姿勢（4G）のGMAW/FCAWにおいて発生しやすい。

3. 検査手法（非破壊試験・目視）とISO 5817の適用実務

ISO 5817に基づく判定を行うためには、適切な非破壊試験（NDT）および目視検査（VT）を正しい手順で実施する必要がある。

3.1 検査手法と検出可能な欠陥の対応

目視検査 (VT):
検出対象: 表面アンダーカット（401）、余盛過大/過小（501/502）、表面開口割れ（100）、オーラップ（506）、ピット（2011）。
判定基準: JIS Z 3011（ISO 5817）の表面欠陥の基準を直接適用。ルーペ（2〜5倍）、溶接ゲージ（ウエルドゲージ）を使用。
放射線透過試験 (RT) / 超音波探傷試験 (UT):
検出対象: 内部ブローホール（201）、スラッグ巻き込み（300）、内部割れ（100）、完全溶け込み不良（402）。
判定基準: 内部欠陥の寸法（長さ、直径）および投影面積あたりの許容数をISO 5817の表から算出し照合。
磁粉探傷試験 (MT) / 浸透探傷試験 (PT):
検出対象: 表面および表面近傍の微小割れ、表面開口気孔。
判定基準: 割れはB/C/D全てで不合格。線状指示の長さ制限については、ISO 17638 (MT) / ISO 3452-1 (PT) の施工と併せ、ISO 5817の許容寸法に換算して評価する。

3.2 実務における「寸法測定」の罠

ISO 5817の判定において、技術者が最も陥りやすいトラブルは「欠陥寸法の3次元的な評価の誤り」である。

RTフィルム上の像: RTで検出されたブローホールの大きさは、フィルム上の影の大きさであり、母材厚さ方向の重なりを考慮した立体評価が必要。
UTのエコー高さ評価: UTにおける指示長さと実際の欠陥長さの乖離。特にきわどい合否判定の際、JIS Z 3060（超音波探傷試験方法）に基づくきずの寸法測定精度と、ISO 5817の許容値（例：長さ $L \le 0.5t$ など）の整合性を厳密に検証する必要がある。

4. 現場でのトラブル対策と品質改善フロー

ISO 5817の品質等級（特に厳格なBレベル）をクリアし続けるためには、単なる検査による選別ではなく、溶接施工プロセス全体のコントロール（プロセス保証）が不可欠である。

4.1 欠陥発生時の根本原因分析（RCA）と対策マトリクス

4.2 品質等級不適合（不合格）判定を受けた場合の処理手順

1. マーキングと特定: 検査員が不適合箇所を正確に特定し、母材上に耐熱マーカー等で記録。
2. 欠陥の除去: エアアーカイジング（ガウジング）またはグラインダーにより、健全な金属露出部まで欠陥を完全に削り取る。この際、磁粉探傷（MT）等を併用し、割れの先端まで確実になくなったことを確認する。
3. 補修溶接計画の策定: 母材材質、板厚、および初回溶接の条件に基づき、必要に応じた予熱温度、パス間温度の管理のもと、WPSの範囲内で補修溶接を実施する。
4. 再検査: 補修部に対し、初回と同等（またはそれ以上）の非破壊試験を実施し、再びISO 5817の規定等級に適合することを確認する。

5. 規格運用における実務上の留意点（JISとISOの差異等）

JIS Z 3011 と ISO 5817 の関係:

近年、JIS規格の国際整合化が進んでおり、JIS Z 3011の内容はISO 5817とほぼ同等である。しかし、発注仕様書（仕訳書）や契約書において「JIS Z 3011 等級B」と指定されているのか、あるいは「ISO 5817 Level B」と指定されているのかにより、引用される付属書や参照規格の版（Year）が異なる場合があるため、必ず契約上の適用規格を確認すること。

許容差の端数処理:

規格値の限界値付近にある欠陥（例：深さ $0.50\text{ mm}$ のアンダーカットに対し、測定値が $0.52\text{ mm}$ である場合など）の合否判定においては、測定器の器差（キャリブレーション有効性）を考慮し、JIS Z 8401（数値の丸め方）に則った厳格な合意形成を品質保証部門間で図る必要がある。

ISO 5817（JIS Z 3011）の品質等級判定は、単に「表の数値を読み取る作業」ではなく、溶接冶金学、構造力学、および非破壊試験の物理特性を総合的に理解した上で、構造物の安全性を担保するための高度なエンジニアリング判断である。現場における施工管理の精度を高め、不連続部の発生メカニズムを上流工程から断つことが、真の品質保証の要諦となる。