2026年版・1-9

ボイラーの材料及び強さの一問一答

2級ボイラー技士試験「ボイラーの構造に関する知識」から、ボイラーの材料及び強さに関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。

問11-9

ボイラー及び圧力容器用に用いられるSB材に関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①JISに規定された鋳鉄材料で、記号中の数値は硬さの下限値を表す。
  • ②JISに規定された炭素鋼等の鋼板で、数値は引張強さの下限値を表す。
  • ③ボイラーには使用されず、配管の支持金具にのみ用いられる材料である。
  • ④記号中の数値は、その鋼板が製造された年を表す数字である。
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正解 ②JISに規定された炭素鋼等の鋼板で、数値は引張強さの下限値を表す。
解説
SB材はJISに規定されたボイラー及び圧力容器用の炭素鋼又はモリブデン鋼の鋼板で、SB410のように記号に続く数値は、その鋼材が保証する引張強さのおおよその下限値(単位N/mm2)を表している。

他の選択肢が不適切な理由
SB材は鋳鉄ではなく鋼材であり、記号中の数値も硬さではなく引張強さを表す。SB材はボイラーの胴や鏡板などに広く使用される材料であり、支持金具専用の材料ではない。記号中の数値は製造年を表すものではなく、引張強さの下限値を表している。
問21-9

ボイラーの胴の継手に用いる溶接継手の特徴として、最も適切なものはどれか。

  • ①リベット継手に比べて継手効率が低く、気密性の面でも劣る。
  • ②溶接継手は強度が不足するため、現在のボイラーには一切使用されない。
  • ③溶接継手には、継手効率という概念自体がそもそも存在しない。
  • ④リベット継手に比べて継手効率が高く、気密性の面でも優れる。
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正解 ④リベット継手に比べて継手効率が高く、気密性の面でも優れる。
解説
溶接継手は母材同士を溶融させて一体化するため、鋲を打ち込んで結合するリベット継手に比べて継手効率が高く、蒸気や水が漏れにくい気密性にも優れており、現在の鋼製ボイラーで広く採用されている。

他の選択肢が不適切な理由
継手効率・気密性ともに溶接継手の方が優れており、記述の大小関係が逆である。溶接継手は強度・気密性に優れるため現在のボイラーで広く使用されており、使用されないという記述は誤りである。継手効率は溶接継手にもリベット継手にも適用される概念であり、溶接継手に存在しないという記述は誤りである。
問31-9

板の継手部分における継手効率に関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①母材部分の強さに対する、継手部分の強さの割合を表す。
  • ②継手部分の重さに対する、母材部分の重さの割合を表す。
  • ③溶接作業に要した時間の割合を、表す指標である。
  • ④板の厚さに対する、継手部分の長さの割合を表す。
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正解 ①母材部分の強さに対する、継手部分の強さの割合を表す。
解説
継手効率は、継手のない母材部分の強さを基準として、それに対する継手部分の強さの割合を百分率で表したもので、継手効率が高いほど母材本来の強さに近い強度を継手部分でも発揮できることを意味する。

他の選択肢が不適切な理由
重さの割合を表す指標ではなく、強さの割合を表す指標である。溶接の作業時間を表す指標ではなく、強度上の性能を表す指標である。板の厚さに対する継手の長さの割合を表す指標でもなく、強さの比を表す指標である。
問41-9

材料の許容応力と安全率の関係に関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①材料の基準となる強さに、安全率を乗じた値を許容応力とする方式である。
  • ②許容応力は安全率とは無関係に、常に一定の値だけが用いられる。
  • ③材料の基準となる強さを、安全率で除いて求めた値を許容応力とする。
  • ④安全率は、板の厚さだけによって自動的に必ず定まる値である。
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正解 ③材料の基準となる強さを、安全率で除いて求めた値を許容応力とする。
解説
許容応力は、材料の引張強さなど基準となる強さの値を、余裕を持たせるための安全率で除して求める値で、実際の運転で生じる応力がこの許容応力を超えないように板厚などを設計する。

他の選択肢が不適切な理由
基準となる強さに安全率を乗じると値が大きくなり過ぎ、安全側の設計にならないため誤りである。許容応力は安全率と密接に関係する値であり、無関係に一定というのは誤りである。安全率は材料の性質や使用条件などを踏まえて定められるものであり、板の厚さだけで自動的に決まるものではない。
問51-9

ボイラー水側の内面に生じる腐食に関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①内面の腐食は燃焼ガス側の腐食のみを指し、水側には発生しない。
  • ②溶存酸素や水質の管理不良により、局部的な点食を生じることがある。
  • ③内面の腐食は例外なくボイラー全面に均一に生じ、局部的には生じない。
  • ④ボイラー水の水質管理は、腐食の発生とはほぼ一切無関係である。
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正解 ②溶存酸素や水質の管理不良により、局部的な点食を生じることがある。
解説
ボイラー水側の内面では、給水中に含まれる溶存酸素や、pHなどの水質管理が適切でない場合に、腐食が特定の箇所に集中して進行する点食と呼ばれる局部腐食を生じることがある。

他の選択肢が不適切な理由
内面の腐食は水側にも生じるものであり、燃焼ガス側のみを指すという記述は誤りである。腐食は特定の箇所に集中する局部腐食(点食)として生じることも多く、必ず全面に均一に生じるとは限らない。水質の管理不良は内面腐食の主要な原因の一つであり、無関係という記述は誤りである。
問61-9

ボイラーの燃焼ガス側(外面)に生じる低温腐食に関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①ボイラー水中の溶存酸素だけによって、ほぼ確実に外面が腐食する現象。
  • ②給水中に含まれる硬度成分だけによって、確実に外面が腐食する現象である。
  • ③外面の腐食は高温部でのみ生じ、低温部には生じない現象である。
  • ④燃焼ガス中の硫黄分が凝縮した硫酸により、低温部の金属が腐食する現象。
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正解 ④燃焼ガス中の硫黄分が凝縮した硫酸により、低温部の金属が腐食する現象。
解説
低温腐食は、燃料中の硫黄分が燃焼して生じる硫黄酸化物が、エコノマイザや空気予熱器などの低温部で水蒸気と結び付いて硫酸となって凝縮し、その強い酸によって金属表面が腐食する現象である。

他の選択肢が不適切な理由
溶存酸素はボイラー水側(内面)の腐食に関わる要因であり、燃焼ガス側の低温腐食の直接の原因ではない。給水中の硬度成分はスケールの原因となるものであり、低温腐食の直接の原因ではない。低温腐食は低温部で凝縮した硫酸によって生じる現象であり、高温部でのみ生じるという記述は誤りである。
問71-9

鋼材の強さに及ぼす温度の影響に関する一般的な記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①温度が高くなるほど、鋼材の許容応力は低下する傾向がある。
  • ②温度が高くなるほど、鋼材の許容応力は上昇する傾向がある。
  • ③鋼材の許容応力は、温度が変化しても一切変化しない。
  • ④鋼材の強さは圧力にのみ左右され、温度とは無関係である。
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正解 ①温度が高くなるほど、鋼材の許容応力は低下する傾向がある。
解説
鋼材は一般に温度が高くなるほど引張強さなどが低下する傾向があるため、高温で使用される部分ほど許容応力も低く設定され、その分厚い板厚が必要になる場合がある。

他の選択肢が不適切な理由
温度が高くなるほど許容応力が上昇するという記述は、実際の鋼材の性質とは逆である。鋼材の強さは温度に応じて変化するものであり、変化しないという記述は誤りである。鋼材の強さは温度によっても左右されるものであり、圧力にのみ左右され温度とは無関係という記述は誤りである。
問81-9

リベット継手に関する記述として、最も適切なものはどれか。

  • ①板を溶融させて一体化する継手で、リベットは一切使用しない。
  • ②現在の新造ボイラーにおいて、最も広く採用されている継手方式である。
  • ③板に穴をあけリベットで結合する継手で、現在はほとんど用いられない。
  • ④板同士を、接着剤だけを使って結合するタイプの継手である。
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正解 ③板に穴をあけリベットで結合する継手で、現在はほとんど用いられない。
解説
リベット継手は板に穴をあけ、加熱して赤くなったリベットを打ち込んで結合する継手方式で、かつては広く用いられていたが、継手効率や気密性で優れる溶接継手が普及した現在の新造ボイラーではほとんど用いられていない。

他の選択肢が不適切な理由
板を溶融させ一体化する継手は溶接継手の説明でありリベット継手とは異なる。現在の新造ボイラーで最も広く採用されているのは溶接継手であり、リベット継手ではない。リベット継手はリベットという金具を用いて機械的に結合する継手であり、接着剤だけで結合する継手ではない。
問91-9

高温で長時間使用される鋼材において、黒鉛化を防止するための一般的な対策として、最も適切なものはどれか。

  • ①炭素含有量を、極端に増やした鋼材を用いる対策である。
  • ②モリブデンなどの合金元素を、添加した鋼材を用いる。
  • ③表面に水を、常時かけ続けて冷却する対策である。
  • ④鋼材の厚さを、極端に薄くするという対策である。
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正解 ②モリブデンなどの合金元素を、添加した鋼材を用いる。
解説
炭素鋼が高温に長時間さらされると、内部の炭化物が分解して黒鉛が析出し強度が低下する黒鉛化と呼ばれる現象が生じることがあり、これを防ぐ対策としてモリブデンなどの合金元素を添加したSB-M材のような鋼材が用いられる。

他の選択肢が不適切な理由
炭素含有量を増やすことは黒鉛化を助長するおそれがあり、防止対策としては不適切である。運転中の表面冷却は黒鉛化防止の一般的な対策ではなく、材料そのものの成分による対策が基本となる。鋼材の厚さを薄くすることは黒鉛化の防止とは直接関係がなく、強度上もむしろ不利になる。
問101-9

ボイラー胴に設けたマンホールなどの開口部に関する構造上の注意点として、最も適切なものはどれか。

  • ①開口部の周辺には応力が全く生じないため、補強は一切不要である。
  • ②開口部は、板厚を周囲より薄くすることで強度を高められる。
  • ③開口部の位置によっても、強度にまったく影響を与えない。
  • ④開口部の周辺には応力が集中しやすく、補強を行う必要がある。
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正解 ④開口部の周辺には応力が集中しやすく、補強を行う必要がある。
解説
胴にマンホールなどの開口部を設けると、その周辺では応力の流れが乱れて局所的に応力が集中しやすくなるため、開口部の周囲を厚くしたり補強リングを設けたりするなどの補強を行う必要がある。

他の選択肢が不適切な理由
開口部の周辺は応力集中が生じやすい部分であり、補強が不要という記述は誤りである。板厚を薄くすると強度はむしろ低下するため、強度を高められるという記述は誤りである。開口部の位置によって応力集中の程度は変わり得るため、強度に全く影響しないという記述は誤りである。

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※本ページの問題・解説は、生成AI(人工知能)を活用して作成しています。