JP2007132834A - Ｌｎｇタンクの水張り試験方法およびそのシステム、並びにｌｎｇタンクおよびその建造方法 - Google Patents

Ｌｎｇタンクの水張り試験方法およびそのシステム、並びにｌｎｇタンクおよびその建造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 ＬＮＧタンクの水張り試験において、海水や汚水等の腐食性の水を使用しても、腐食を防止するとともに、水中への亜鉛の溶出を抑える。
【解決手段】 ＬＮＧタンクの内壁１２の溶接部１６、１４の表面に、亜鉛含有塗料１８または亜鉛含有層を表面に有するテープを貼り、この亜鉛含有塗料１８または亜鉛含有層がこの溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水をＬＮＧタンク内に導入する。ＬＮＧタンク内にこの腐食性の水を張り、所定の期間が経過した後、腐食性の水をＬＮＧタンクから排出し、亜鉛含有層を表面に有するテープを貼付した場合はこれを剥がした後、ＬＮＧタンクの内壁を探傷する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＬＮＧタンクの水張り試験方法およびそのシステム、並びにＬＮＧタンクおよびその建造方法に関する。
ＬＮＧタンクは、ＬＮＧを貯蔵する内槽、保冷壁、外槽から主に構成されている。極低温のＬＮＧとふれる内槽は一般に、低熱膨張の９％Ｎｉ鋼板をＮｉベース系溶接材料で溶接して作製されている。ＬＮＧタンクの完成時には、内槽に水を導入、保持することによって内槽の耐圧性能を検証する水張り試験を行う必要がある。この水張り試験では、内槽の腐食を避けるため、従来、工業用水や淡水などの清浄な水が使用されている。しかしながら、清浄な水の入手が困難な中南米、アフリカ、中近東などの地域では、大量の真水を購入することとなるため、水張り試験に非常に高い費用がかかっていた。
そこで、比較的安価に入手できる海水や汚水等の水を使用して、ＬＮＧタンクの水張り試験を行うことが考えられるが、このような水は腐食性のために内槽を腐食することから、防食対策を施すことが必要である。水中や海洋の構造物の防食法としては、使用環境下で防食電位以下に腐食電位を下げて防食するカソード防食がある。カソード防食には、大きく分けて犠牲陽極方式と外部電源方式がある。
犠牲陽極方式は、鋼材を対象とする場合、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）あるいはこれらの合金を犠牲電極として接続し、鋼材の防食電位（約−１０００ｍＶ）以下に電位を下げて防食する方法である。外部電源方式は、対極との間に直流電流を流すことにより防食電位以下に電位を下げて防食する方法である。
しかしながら、犠牲陽極方式を水張り試験に採用すると、Ｚｎなど消耗電極が多量に水中に溶出し、水中のＺｎ濃度が例えば１０〜５０ｐｐｍとなるため、排水の水質基準値を超え、排出する水の処理に高い費用がかかるという問題がある。また、犠牲陽極方式も外部電源方式も、原理的に異材溶接部に限定した防食が困難で、ガルバニック腐食が完全に防止できないという問題や、過防食となると水素の発生、アルカリ（ＯＨ-）の生成を促し、塗料のふくれや応力腐食割れ（ＳＣＣ）の原因となる問題がある。いずれにしても対象としている溶接部に限定して完全防食することは難しい。さらに、犠牲陽極方式は、附帯工事が増加し、ＬＮＧタンクの建設現場で現地施工するのには適していない。外部電源方式は、設備費も含めて非常にコストがかかるという問題がある。
一方、ＬＮＧと異なり、ＬＰＧには微量に水分とＨ2Ｓが混入していることから、ＬＰＧを貯蔵している間、この水分に起因してＬＰＧタンク内で応力腐食割れ（ＳＣＣ）が発生するという問題がある。この応力腐食割れを防止する方法として、特公平４−１８１８５号公報には、ＬＮＧタンクの溶接部およびその近傍の内面領域を素地調整した後、この領域にジンクリッチペイントを塗布することが記載されている。
特公平４−１８１８５号公報
本発明は、上記の問題点に鑑み、海水や汚水等の腐食性の水を使用しても、腐食を防止できるとともに、水中への亜鉛の溶出とこれによる公害も抑えることができるＬＮＧタンクの水張り試験方法およびそのシステム、並びにそのような水張り試験方法を経たＬＮＧタンクおよびその建造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係るＬＮＧタンクの水張り試験方法は、ＬＮＧタンクの内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有塗料を塗布するステップと、前記亜鉛含有塗料が前記溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水を前記ＬＮＧタンク内に導入するステップと、前記ＬＮＧタンク内に前記腐食性の水を張り、所定の期間が経過した後、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出するステップと、その後、前記ＬＮＧタンクの内壁を探傷するステップとを含むことを特徴とする。
このように、ＬＮＧタンクの溶接部に、亜鉛含有塗料を直接塗布することで、水張り試験に腐食性の水を使用しても、溶接部の局部腐食を防止することができるとともに、水張り試験における亜鉛溶出量を１ｐｐｍ未満に抑えることができるので、水張り試験のための防食に要する設備費や施工費のコストも大幅に低減することができる。
本発明に係るＬＮＧタンクの水張り試験方法は、別の態様として、ＬＮＧタンクの内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有層を表面に有するテープを貼るステップと、前記亜鉛含有層が前記溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水を前記ＬＮＧタンク内に導入するステップと、前記ＬＮＧタンク内に前記腐食性の水を張り、所定の期間が経過した後、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出するステップと、前記テープを前記溶接部から剥がした後、前記ＬＮＧタンクの内壁を探傷するステップとを含むことを特徴とする。
このように、ＬＮＧタンクの溶接部に、亜鉛含有層を表面に有するテープを貼ることで、水張り試験に腐食性の水を使用しても、溶接部の局部腐食を防止することができるとともに、水張り試験における亜鉛溶出量を１ｐｐｍ未満に抑えることができる。また、水をタンクから排出した後、防食処理を施した溶接部を検査する必要がある場合でも、テープを剥がすだけで亜鉛含有層を除去できるので、容易に溶接部の検査を行うことができる。よって、水張り試験のための防食に要する設備費や施工費のコストを大幅に低減することができる。
本発明のＬＮＧタンクの水張り試験方法においては、上記の態様を組み合わせて、ＬＮＧタンクの底面の内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有層を表面に有するテープを貼り、ＬＮＧタンクの側面の内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有塗料を塗布することが好ましい。タンクの底部は圧力により変形が大きいため、水を排出した後に検査を行う必要がある。よって、タンク底部の溶接部をテープにより防食しておくことで、水抜き後にテープを剥がせば容易に底部溶接部の検査を行うことができる。一方、タンクの側面は、水を排出した後の検査を行わなくてもよいため、亜鉛含有塗料を除去せずに塗布した状態のままＬＮＧを注入することができる。
本発明のＬＮＧタンクの水張り試験方法においては、前記ＬＮＧタンク内での前記腐食性の水の流速が３ｍ／ｓ以下となるように、前記ＬＮＧタンク内に腐食性の水を導入するステップを行うことが好ましい。このように流速を制限することで、亜鉛含有塗料からの亜鉛の溶出を確実に抑えることができる。また、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出した後、前記ＬＮＧタンクの内壁を水洗することが好ましい。
本発明は、別の側面として、ＬＮＧタンクの水張り試験システムであって、ＬＮＧタンクの水張り試験のために、ＬＮＧタンク内に海水または汚水を含む腐食性の水を導入する給水ラインと、前記ＬＮＧタンク内において、前記給水ラインから供給された前記腐食性の水の流速を３ｍ／ｓ以下とするための流れ分散手段と、前記水張り試験後にＬＮＧタンク内の前記腐食性の水を排出する排水ラインとを含むことを特徴とする。流れ分散手段としては、分枝ノズルやバッファ槽などを採用することができる。また、給水ラインと排水ラインは、別々に設けることも、ひとつの給排水ラインとして設けることもできる。
本発明は、また別の側面として、ＬＮＧタンクの建造方法であって、ＬＮＧタンクの内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有塗料を塗布するステップと、前記亜鉛含有塗料が前記溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水を前記ＬＮＧタンク内に導入するステップと、前記ＬＮＧタンク内に前記腐食性の水を張り、所定の期間が経過した後、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出するステップと、前記ＬＮＧタンクの内壁を探傷して、ＬＮＧタンクの水張り試験を行うステップとを含むことを特徴とする。
本発明に係るＬＮＧタンクの建造方法は、別の態様として、ＬＮＧタンクの内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有層を表面に有するテープを貼るステップと、前記亜鉛含有層が前記溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水を前記ＬＮＧタンク内に導入するステップと、前記ＬＮＧタンク内に前記腐食性の水を張り、所定の期間が経過した後、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出するステップと、前記テープを前記溶接部から剥がした後、前記ＬＮＧタンクの内壁を探傷してＬＮＧタンクの水張り試験を行うステップとを含むことを特徴とする。
本発明は、さらに別の側面として、ＬＮＧタンクであって、ＬＮＧタンクの内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有塗料を塗布し、この亜鉛含有塗料が前記溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水を前記ＬＮＧタンク内に導入して、前記ＬＮＧタンク内に前記腐食性の水を張り、所定の期間経過後、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出し、前記ＬＮＧタンクの内壁を探傷してＬＮＧタンクの水張り試験を行った後、前記タンク内にステンレススチール製の部材を取り付けることにより建造されることを特徴とするものである。
本発明に係るＬＮＧタンクは、別の態様として、ＬＮＧタンクの内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有層を表面に有するテープを貼り、この亜鉛含有層が前記溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水を前記ＬＮＧタンク内に導入して、前記ＬＮＧタンク内に前記腐食性の水を張り、所定の期間経過後、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出し、前記テープを前記溶接部から剥がしてから、前記ＬＮＧタンクの内壁を探傷してＬＮＧタンクの水張り試験を行い、その後、前記タンク内にステンレススチール製の部材を取り付けることにより建造されることを特徴とするものである。
水張り試験より先にＬＮＧタンク内にステンレス部材を取り付けると、ステンレス鋼と内壁の９％Ｎｉ鋼または塗布もしくは貼付した亜鉛との間の異種金属接触腐食により腐食の促進が起こり、亜鉛の早期消耗、亜鉛溶出量の増加が起こったり、また海水によりステンレス自体の腐食が起こったりするという問題がある。よって、これらを防止するため、水張り試験終了後に、ステンレス部材を取り付ける必要がある。
このように、本発明によれば、海水や汚水等の腐食性の水を使用しても、腐食を防止できるとともに、水中への亜鉛の溶出も抑えることができるＬＮＧタンクの水張り試験方法、並びにＬＮＧタンクおよびその建造方法を提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施の形態について説明する。図１は、本発明に係るＬＮＧタンクの水張り試験システムの一例を示す模式図である。図２は、図１のＬＮＧタンクの底面の溶接部周辺を示す断面図である。図３は、本発明に係るＬＮＧタンクの水張り試験方法の一例を示すフローチャートである。
図１に示すように、ＬＮＧタンク１０は、海岸に近い地上に建てられている。ＬＮＧタンクの底面、側面、天井面の内壁は、通常、９％Ｎｉ鋼で構成されている。また、溶接材料には、Ｃｒ、Ｍｏを含有したＮｉベース合金が使用される。また、表面に予め亜鉛含有塗料が塗られたＮｉ鋼を使用することもできる。このような亜鉛含有塗料としては、ジンクリッチ塗料、ジンクリッチプライマー（例えば、ＪＩＳ Ｋ５５５２に規定のもの）が好ましい。また、亜鉛含有塗料は、１５〜１００μｍの厚さに塗布することが好ましい。
また、ＬＮＧタンク１０内に水張り試験用の試験水を導入するために、海岸からＬＮＧタンク１０まで給排水ライン２０が敷設されている。この給排水ライン２０の一端である取水口２１は、海水中に配設され、他端である供給口２２は、ＬＮＧタンク１０の底面１２上に設けられたバッファ槽２７内に配設されている。
バッファ槽２７は、供給口２２から供給される試験水（海水）を一時的に貯留し、流速を低減できるような槽であれば特に限定されず、例えば、図１に示すように、オーバーフローした試験水がその上部からタンク内へと流出するように上部が開放された角形または円筒形の槽でよい。バッファ槽２７の材質は、９％Ｎｉ鋼や炭素鋼などの内槽と電位差を生じないものが好ましい。また、給排水ライン２０には、ポンプ２４およびストレーナ２５が設けられている。
ＬＮＧタンク１０は、建設する現地にてＮｉ鋼１３を溶接することで、内壁が組み立てられる（図３のステップ３１０）。溶接後、タンク内壁の検査が行われる（図３のステップ３２０）。図２に示すように、Ｎｉ鋼１３ａ、１３ｂは溶接金属１６を介してつながれている。溶接金属１６は、通常、ＮｉＭｏＣｒ合金やＮｉＣｒ合金等のＮｉベースの合金を使用するが、Ｎｉ鋼１３とは異種の金属となるため、腐食性の水を用いた水張り試験を行うと、この溶接部で異種金属接触腐食が発生する。
そこで、水張り試験（図３のステップ３３０）を行うにあたり、先ず、溶接金属１６およびその周りの溶接熱影響部（ＨＡＺ）１４の表面を亜鉛含有塗料１８で覆う（図３のステップ３３１）。なお、塗装前の前処理として、グラインダー、ブラストなどの処理を行っておくことが好ましい。ここでの亜鉛含有塗料１８としては、無機ジンクリッチペイントや有機ジンクリッチペイント（例えば、ＪＩＳ Ｋ５５５３に規定のもの）、ジンクリッチプライマー（例えば、ＪＩＳ Ｋ５５５２に規定のもの）が好ましい。亜鉛含有塗料１８を対象に応じて５０〜２００ｍｍの幅で塗布することで、ＨＡＺ１４及び溶接金属１６を充分に覆うことができる。亜鉛含有塗料１８の層厚は１５〜１００μｍが好ましい。
溶接金属１６およびＨＡＺ１４の表面に亜鉛含有塗料１８を塗布する代わりに、亜鉛含有層を表面に有するテープをこれら表面に貼ってもよい。亜鉛含有層としては、亜鉛を圧延した亜鉛箔が好ましい。亜鉛含有層の層厚は５０〜１５０μｍが好ましい。テープの粘着面である裏面は、導電性を有する接着剤の層とすることが好ましい。また、接着剤の層には亜鉛粒子が含まれてもよい。この亜鉛含有層を表面に有するテープは、施工前、粘着面に剥離紙が設けられており、施工の際に、この剥離紙を剥がして貼付する。
次に、亜鉛含有塗料１８が表面に露出している状態で、ポンプ２４を起動して、取水口２１から海水１を取り込み、給排水ライン２０を介してＬＮＧタンク１０内にこの海水１を試験水３として導入する（図３のステップ３３２）。なお、海水１中の泥やプランクトン等の異物は、ストレーナ２５により取り除かれる。なお、これらの異物の除去を沈殿槽などの設置により行うことができる。また、ＬＮＧタンク１０内への海水１の流速が速過ぎると亜鉛の溶出が促進されるため、海水１の流速を３ｍ／ｓ以下、より好ましくは１ｍ／ｓ以下に制御することが好ましい。
海水１の流速はポンプ２４により制御することができる。また、バッファ槽２７内に供給口２２を設け、バッファ槽２７からオーバーフローした海水１をＬＮＧタンク１０内に供給することで、海水１の流れが分散されることから、局所的に（特に、底部１２表面において）海水１の流速が３ｍ／ｓを超えるのを防止することができる。また、バッファ槽２７に代えて、供給口２２に分散ノズル（図示省略）を取り付けることによっても可能である。
ＬＮＧタンク１０内に試験水３が満たされたら、ポンプ２４を停止して、そのまま所定の期間にわたって試験水３を保持する（図３のステップ３３３）。その後、今度はＬＮＧタンク１０内の試験水３を、供給口２２から給排水ライン２０を介して取水口２１へと流れるようにポンプ２４を起動して、ＬＮＧタンク１０内から試験水３を海に排出する（図３のステップ３３４）。この際、試験水３中の亜鉛濃度は１ｐｐｍ以下であるので、特に処理を施さずに海に放出することができる。なお、亜鉛溶出を抑えるため、海水の導入、保持、排出（図３のステップ３３２〜３３４）に要する期間は合計で１か月以内にすることが好ましい。
ＬＮＧタンク１０内から試験水３を全て排出し、必要によりＬＮＧタンク１０内を水洗して（図３のステップ３３５）クリーニングをした後、ＬＮＧタンク１０の内壁の溶接部の検査や探傷を行う（図３のステップ３３６）。この場合、亜鉛含有層を表面に有するテープを貼る方法により溶接部を覆った場合は、このテープを剥がして検査を行うことができる。探傷には、目視による方法の他、浸透探傷や真空ボックステストなどにより行うことが好ましい。
以上により水張り試験が終わったら、必要により、ＬＮＧタンク１０の内壁にステンレススチール等の異種部材（例えば、ＬＮＧを出し入れするための配管や支持材など）を取り付ける（図３のステップ３４０）。ステンレススチールとしては、ＳＵＳ３０４や３１６が好ましい。このように、海水を用いた水張り試験を行った後に内壁にステンレス製部材を取り付けることで、ステンレス部材自体の腐食や異材接触による亜鉛塗料、テープ、母材の腐食促進を防止することができる。以上によりＬＮＧタンクが完成し（図３のステップ３５０）、タンク内にＬＮＧを導入することができる（図３のステップ３６０）。
このように、本実施の形態によれば、ＬＮＧタンク１０の水張り試験において海水等の腐食性の水を試験水３として使用しても、亜鉛含有塗料１８または亜鉛含有層を表面に有するテープにより溶接金属１６およびＨＡＺ１４の腐食懸念部を防食できるとともに、試験水３中への亜鉛の溶出も抑えることができる。特に、タンク底面の溶接金属１６およびその周辺であるＨＡＺ１４は、海水導入前に、亜鉛含有層を表面に有するテープで覆い、排水後はこのテープを剥がすことで、容易にタンク底面の検査を行うことができる。タンク底面の検査が必要ない場合は、タンク内壁全体を亜鉛塗料で覆うことができる。
（亜鉛含有塗料および亜鉛含有層を表面に有するテープによる防食試験）
試験片としては、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、９％Ｎｉ鋼からなる１００×１００×３０ｔｍｍの母材４０の中央部に溶接部を設けて突き合わせ溶接した同材溶接試験片４１、母材４０に５ｔｍｍのＳＵＳ材（ＳＵＳ３０４）４７を重ね溶接した異材溶接試験片４２、母材４０のみからなる母材試験片４３の３種類を用いた。なお、溶接に用いた溶接棒４６は、現地溶接に使用するＮｉＣｒ系溶接棒を使用した。また、各試験片の表面はグラインダー研磨条件とした。
亜鉛含有塗料としては、ジンクプライマーのセラリッチＤＨ（大日本塗料社製。乾燥塗膜中のＺｎ量４５％）、無機ジンクリッチペイントのゼッタールＯＬ−ＨＢ（大日本塗料社製。硬化皮膜ベースでＺｎ量８６％）、有機ジンクリッチペイントのゼッタールＥＰ−２ＨＢ（同社製。乾燥塗膜中のＺｎ量８５％）を用いた。亜鉛含有層を表面に有するテープ（以下、亜鉛テープと略す）としては、幅６６ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのＺＡＰテープ（三井金属鉱業社製。亜鉛含有層のＺｎ量１００％）を用いた。
同材溶接試験片４１には、先ず、図５（ａ）に示すように、母材に工場で予め塗布してあるジンクリッチショッププライマーを想定して母材表面のうち両端２０ｍｍにジンクプライマーを塗布し、その後、中央の溶接部およびＨＡＺ部（合計６０ｍｍ幅）に目的のジンクプライマー、無機ジンクリッチペイントまたは有機ジンクリッチペイントの亜鉛含有塗料５１を塗布した。なお、亜鉛含有塗料５１は、母材の露出を防止するため、ジンクプライマー塗布部と３ｍｍラップするように、中央６６ｍｍに塗布した。ジンクプライマーは膜厚２０μｍ、無機ジンクリッチペイントは膜厚３０μｍ、有機ジンクリッチペイントは膜厚７５μｍとした。
また、同材溶接試験片４１には、亜鉛含有塗料に代えて亜鉛テープを貼付した。亜鉛テープは、上記と同様に母材表面にジンクプライマーを塗布した後、中央６６ｍｍの部分に貼付した。テープを貼る際の未接着部などの欠陥の発生を想定して部分的に隙間をあけ、溶接部およびＨＡＺ部が露出するように貼付した。隙間の幅は、５、１５または２５ｍｍとした。
さらに、異材溶接試験片４２にも、上記と同様に母材表面にジンクプライマーを塗布した後、中央６６ｍｍの部分に無機ジンクリッチペイントまたは有機ジンクリッチペイントを塗布した。一方、母材試験片４３には、表面全面に、ジンクプライマー、無機ジンクリッチペイントまたは有機ジンクリッチペイントを塗布した。なお、いずれの試験片も、側面および裏面はタールエポキシ塗料にてマスキングするとともに、図５（ａ）に示すように、表面の周辺部５４（端から３ｍｍ幅）をテープで覆って保護した。
そして、上記のように亜鉛含有塗料を塗布した又は亜鉛テープを貼付した試験片を、図６に示すように、塩化ビニル製容器６１（容器内寸法：１５０×１５０×５０ｍｍ）内に静置し、さらに東京湾から採取した自然海水６２を３８０ｍＬ注ぎ、試験片４１の表面を全て海水６２で覆った。容器６１をさらに大型水槽に入れて、水張り試験において想定される最高温度の３０℃に恒温保持した。浸漬期間は、ＬＮＧタンクの上部、下部での海水接触期間の違いを想定して３、１４、３０日間の３条件とした。浸漬終了後の試験片は、実機での放置期間を想定して約６か月間（１２月から５月）屋内で大気中に放置した（以下、２次暴露という）。
なお、この２次暴露の条件は、実機を想定して以下の各条件で行った。
（ａ）海水付着のまま放置（水洗なし）。
（ｂ）水洗後に放置。
また、海水水張り試験後の試験片表面の水洗効果を確認するために、現場において実施可能な以下の各条件下で、１試験片あたり約１００ｃｃの水を用いて洗浄した。
（ｂ−１）水噴射のみ。
（ｂ−２）水噴射と歯ブラシの併用。
上記の条件により海水浸漬および２次暴露を行った試験片について、目視により表面状態の変化を調べた。その結果を表１に示す。なお、比較のため、試験片に亜鉛含有塗料を全く塗布しなかった場合についても同様に試験を行った。
Figure 2007132834
表１に示すように、同材溶接試験片において、３０日間の自然海水への浸漬では、亜鉛含有塗料を塗布しなかった試験片では、ＨＡＺ部に赤錆の発生と幾分腐食減肉が認められた。一方、無機ジンクリッチペイント、有機ジンクリッチペイント、ジンクプライマーを塗布した試験片では、溶接部に赤錆の発生は全く認められなかった。なお、塗料の表面に点状の白錆の発生が認められた。白錆の発生度は、無機ジンクリッチペイント、有機ジンクリッチペイント、ジンクプライマーの順に大きく、電気防食効果の強い塗料ほど海水中でのＺｎの溶出、腐食が進行し易いことを示していた。この傾向は促進環境での塩水噴霧および浸漬試験においても無機ジンクが最も防食効果が大きい点と一致していた。１か月程度の期間であれば、有機ジンクリッチペイントやジンクプライマーでも実機で充分に使用できることがわかった。
亜鉛テープを使用した場合、５、１５、２５ｍｍのどの隙間を形成した試験片も、溶接部に赤錆の発生はなく、防錆効果の高いことが明らかになった。また、未接着部が大きいほど積極的なカソード防食により亜鉛テープの腐食（消耗度）が大きかった。２５ｍｍ幅の場合は小さな貫通孔が発生しており、塗料でのＺｎの溶出量の増加と同様な傾向を示していた。
異材溶接試験片においても、無機ジンクリッチペイント、有機ジンクリッチペイントの両試験片に白錆の発生が認められたものの、母材の腐食は生じていなかった。白錆の発生度も上記と同様に無機ジンクリッチペイントの方が多かった。
なお、塗料の部分的な剥離、塗り残しあるいはブローホールなどの９％Ｎｉ鋼板上の塗布欠陥による母材の露出に対しては、その寸法が小さい場合には、カソード防食効果による腐食防止が期待できる。しかし、Ｚｎ溶出量は増加するため、公害防止の面からはこのような欠陥を極力生じない施工管理が必要である。
また、亜鉛含有塗料も亜鉛テープも施工しなかった試験片では、海水浸漬後に水洗を行っても行わなくても、２次暴露によって赤錆の進行が幾分認められた。一方、亜鉛含有塗料を塗布した試験片では、海水浸漬後に水洗した場合、白錆の進行がほとんどなかった。よって、海水浸漬後に水洗を実施することで放置期間における腐食の進行を抑えられることがわかった。なお、水洗方法として、洗浄ビンを用いた水噴射による方法と同時にブラッシングを行った方法との間での有意差は認められなかった。
亜鉛含有塗料を塗布した試験片では、海水が付着したまま放置した場合を除き、２次暴露６か月後においても目立った腐食の進行は認められなかった。これは水洗後、乾燥維持することにより、亜鉛含有塗料の防食効果も作用して母材に対する腐食の進行は小さいことがわかった。このことより、現地の気候状況によっては除湿などの処置をとることが必要と考えられる。
以上の試験結果から、溶接部の保護に関して無機ジンクリッチペイント、有機ジンクリッチペイント、ジンクプライマー、亜鉛テープのいずれも、条件に応じて使用可能であることがわかった。但し、後述するＺｎ溶出量、施工性、ＳＣＣへの影響等を考慮して選定することが必要である。
（亜鉛等の溶出量の測定）
上記の防食試験において、試験片を３０日間浸漬した後の浸漬水について、溶出したＦｅ、Ｚｎの各濃度を分析した。また、ＺｎがＺｎ（ＯＨ）2などスラッジとして析出することを考慮して、浮遊性固形物（ＳＳ）の濃度も分析した。その結果を、無機ジンクリッチペイント、有機ジンクリッチペイント、ジンクプライマーを塗布した試験片については図７に、また亜鉛テープを貼付した試験片については図８にそれぞれ示す。
図７に示すように、溶出Ｚｎ量は、ジンクプライマー、有機ジンクリッチペイント、無機ジンクリッチペイントの順に大きく、防食効果と相反する傾向を示すが、これは塗料特性、特に皮膜欠陥の影響が大きいためと推察される。すなわち、薄膜のプライマーでは皮膜欠陥が多く、防食のためにＺｎがより消費されたと考えられる。また、溶出Ｆｅ量がＺｎの溶出傾向と一致している点からもプライマーの防食効果が不完全であることがわかる。しかし、３０日間の短期間では目立った赤錆が発生しておらず、母材の損傷は低いため海水水張り試験に使用することが可能と考えられる。ＳＳ量は無機ジンクリッチペイントで大きい値を示しており、これは試験後の表面で見られた白錆が多いことに起因すると考えられる。白錆はＺｎ（ＯＨ）2、ＺｎＣＯ3などが主体と考えられる。
図８に示すように、亜鉛テープではＦｅの溶出はほとんどなく、未接着部が大きいにもかかわらず防食効果が強いことがわかった。一方、Ｚｎの溶出量は未接着部が大きい程増加しており、前述のように防食のためのＺｎの溶出が増加することがわかる。このような点からカソード防食効果の強い亜鉛テープではある程度の皮膜欠陥が存在しても防食効果が維持できるが、Ｚｎの溶出により公害リスクは増加する。同様な傾向は前述の亜鉛含有塗料の腐食、溶出傾向においても見られる。
上記のＺｎの溶出量を用いて、実際の水張り試験における排出海水中の溶出Ｚｎ量を算出した結果を図９に示す。なお、亜鉛含有塗料は溶接部に幅５０ｍｍで塗布し、１５万ｍ3のＬＮＧタンクにおいて１０万ｍ3の海水を導入した場合とした。図９に示すように、最終的な排水時のＺｎ濃度でも約０．０８ｐｐｍとなり、規制値（ＥＵ、日本では１．５ｐｐｍ）よりも１オーダー以上低い値となった。よって、水張り試験の排水を無処理で放出することができる。
なお、上記の防食試験において、３、１４、３０日間浸漬した各試験片を水洗した水洗水中のＣｌの濃度も分析した。その結果を図１０に示す。
図１０に示すように、各塗料における除去Ｃｌ量は有機ジンクリッチペイント、ジンクプライマーが比較的安定しており、低い値を示している。一方、無機ジンクリッチペイントおよび塗料なしでは、バラツキが大きい。このような結果は塗膜の特性に依存した傾向を示していると考えられ、無機ジンクなどで見られた白錆および鋼板の赤錆中にはＣｌが濃縮し易く、これら錆発生の比較的多いものが高い除去Ｃｌ値を示すと考えられる。従って水噴霧のみでの除去の場合には白錆の除去性が不完全となり易く、除去量のバラツキが増加すると考えられる。一方、有機ジンクリッチペイント、ジンクプライマーでは白錆発生も少なく、Ｃｌ除去性も比較的良好と考えられる。
（ＳＳＲＴ試験）
９％Ｎｉ鋼の応力腐食割れ（ＳＣＣ）挙動およびその要因を定量的に調査するため、ＳＳＲＴ試験（Slow Strain Rate Tests）により、ＳＳＣ環境側要因を変えて試験を行った。ＳＳＲＴの試験条件を表２に示す。なお、試験条件はＮＡＣＥの水素誘起割れ（ＨＩＣ）規格ＴＭ０１−７７に準拠して設定した。
Figure 2007132834
試験片は、ＨＡＺを想定して焼入れの熱処理を行って硬度を高めた母材から、３．８（直径）×２５．４（平行部）×８０（全長）ｍｍ（Ｍ８）の寸法の試験片を採取した。熱処理は、９％Ｎｉ鋼の母材の実績最高硬さの約ＨＶ３６０〜３８０を再現する８１０×３０分水冷の焼入れ（ＨＶ３６３）の他、参考のため、９００、１０００℃×３０分水冷の焼入れ、８１０℃×３０分水冷の焼入れ後、３５０、５６５℃×１時間の焼戻しを採用した（ＨＶ２５０〜３６５）。溶接は同材溶接とし、亜鉛含有塗料としては上記のジンクプライマー、有機ジンクリッチペイント、無機ジンクリッチペイントを用いて、Ｒ部から平行部にかけて塗布した。
ＳＳＲＴ試験の結果を図１１に示す。図１１に示すように、ＳＣＣ発生要因としてｐＨの影響が強く、限界ｐＨ値は約６．５であることがわかった。ｐＨ２．７５のＮＡＣＥ液はＳＣＣの強い促進条件となっており、割れの発生が見られた。また、Ｈ2Ｓの影響も見られ、Ｈ2Ｓが約３０ｐｐｍ以上ではＳＣＣの発生あるいはその徴候が見られた。Ｈ2Ｓを多量に溶解した液ではｐＨが２．７程度まで低下したことから、複合的にＳＣＣの発生に影響したと考えられる。以上の傾向は水素誘起型のＳＣＣに特有な傾向であり、従って母材の硬さがＳＣＣの発生に大きく影響したと考えられる。本試験ではＳＣＣの発生は全てＨＶ３６３の最高硬さを示す焼入れ（８１０℃×０．５ｈ水冷）試験片に発生した。一方、硬さがＨＶ３６３でもｐＨ６．５以上（上限８．５）、Ｈ2Ｓ濃度３０ｐｐｍ以下の試験片ではＳＣＣの発生が認められなかった。なお、ＨＶ３６３以下の焼入れ材、焼入れ／焼戻し材、母材においては、ＳＣＣ発生は見られなかった。
（塗料の部分除去試験）
上記の防食試験において、母材試験片４３に、図５（ｂ）に示すように、長さ４０ｍｍ、幅１、２、３ｍｍの３種類の塗料剥離部５２を設けて試験した点、浸漬期間を３、１４、２８日にした点、２次暴露を室内条件の他、湿潤条件で約３か月放置した点を除き、同様の手順にて防食試験を行うとともに、ＪＩＳ Ｋ５６００に準じて塗料の付着性（クロスカット法）試験を行った。各試験片の塗料の剥離結果を表３に示す。
Figure 2007132834
表３に示すように、有機ジンクリッチペイントは２次暴露中に劣化が進行し、約３か月後に皮膜にクラックが見られた。一方、無機ジンクリッチペイント、ジンクプライマーは２次暴露が室内条件の場合、大きな変化は見られず、錆の進行も小さかった。一方、湿潤条件では、２８日浸漬後の無機ジンクリッチペイントに剥離の発生が認められ、劣化が進行したことがわかった。放置時に乾燥条件にすることが皮膜の劣化防止上重要であることがわかった。ジンクプライマーでは大きな剥離は見られなかった。
本試験では水洗の有無で大きな差は見られなかった。浸漬後に放置した条件での皮膜の付着性は、ジンクプライマー、無機ジンクリッチペイント、有機ジンクリッチペイントの順で良好であった。なお、同材溶接と異材溶接との間で差は認められなかった。
（低温熱サイクル試験）
上記のカッター試験の各試験片について、さらに３か月放置（すなわち、浸漬後約６か月放置）した後、液体Ｎ2を用いて熱サイクル試験（ＲＴから−１９６℃を３０回）を行い、皮膜の剥離および付着力について調査した。その結果を表４に示す。
Figure 2007132834
表４に示すように、無機ジンクリッチペイント及びジンクプライマーでは剥離が見られず、ＬＮＧ注入によっても塗膜が剥離しないことが検証された。また、付着力試験においても上記のようにジンクプライマーの方が無機ジンクリッチペイントに比べて高い付着力を示した。
本発明に係るＬＮＧタンクの水張り試験システムの一実施の形態を示す模式図である。 図１のＬＮＧタンクの底面の溶接部周辺を示す断面図である。 本発明に係るＬＮＧタンクの水張り試験方法の一実施の形態を示すフローチャートである。 実施例に使用した試験片を示す斜視図である。 実施例に使用した亜鉛含有塗料を塗布した試験片を示す斜視図である。 実施例において試験片を海水に浸漬した状態を示す断面図である。 浸漬水中のＺｎ、Ｆｅ、ＳＳの各濃度を示すグラフ図である。 浸漬水中のＺｎ、Ｆｅ、ＳＳの各濃度を示すグラフ図である。 水張り試験において排水中のＺｎ濃度の変化を示すグラフ図である。 水洗水中の除去Ｃｌ量を示すグラフ図である。 ＳＳＲＴ試験によるＳＣＣ発生結果を示すグラフ図である。
符号の説明
１ 海水
３ 試験水
１０ ＬＮＧタンク
１２ 底面
１３ Ｎｉ鋼
１４ 溶接熱影響部（ＨＡＺ）
１６ 溶接金属
１８ 亜鉛含有塗料
２０ 給排水ライン
２１ 取水口
２２ 供給口
２４ ポンプ
２５ ストレーナ
２７ バッファ槽
４０ 母材
４１ 同材溶接試験片
４２ 異材溶接試験片
４３ 母材試験片
４６ 溶接棒
４７ ＳＵＳ材
４８ 溶接部塗装面
５１ 塗料
５２ 塗料剥離部
５４ 周辺部
６１ 容器
６２ 海水

Claims (10)

  1. ＬＮＧタンクの内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有塗料を塗布するステップと、
    前記亜鉛含有塗料が前記溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水を前記ＬＮＧタンク内に導入するステップと、
    前記ＬＮＧタンク内に前記腐食性の水を張り、所定の期間が経過した後、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出するステップと、
    前記ＬＮＧタンクの内壁を探傷するステップと
    を含むＬＮＧタンクの水張り試験方法。
  2. ＬＮＧタンクの内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有層を表面に有するテープを貼るステップと、
    前記亜鉛含有層が前記溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水を前記ＬＮＧタンク内に導入するステップと、
    前記ＬＮＧタンク内に前記腐食性の水を張り、所定の期間が経過した後、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出するステップと、
    前記テープを前記溶接部から剥がした後、前記ＬＮＧタンクの内壁を探傷するステップと
    を含むＬＮＧタンクの水張り試験方法。
  3. ＬＮＧタンクの側面の内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有塗料を塗布するステップと、
    ＬＮＧタンクの底面の内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有層を表面に有するテープを貼るステップと、
    前記亜鉛含有塗料および前記亜鉛含有層が前記溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水を前記ＬＮＧタンク内に導入するステップと、
    前記ＬＮＧタンク内に前記腐食性の水を張り、所定の期間が経過した後、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出するステップと、
    前記テープを前記溶接部から剥がした後、前記ＬＮＧタンクの内壁を探傷するステップと
    を含むＬＮＧタンクの水張り試験方法。
  4. 前記ＬＮＧタンク内での前記腐食性の水の流速が３ｍ／ｓ以下となるように、前記ＬＮＧタンク内に腐食性の水を導入するステップを行う請求項１〜３のいずれか一項に記載のＬＮＧタンクの水張り試験方法。
  5. 前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出した後、前記ＬＮＧタンクの内壁を水洗する請求項１〜４のいずれか一項に記載のＬＮＧタンクの水張り試験方法。
  6. ＬＮＧタンクの水張り試験のために、ＬＮＧタンク内に海水または汚水を含む腐食性の水を導入する給水ラインと、
    前記ＬＮＧタンク内において、前記給水ラインから供給された前記腐食性の水の流速を３ｍ／ｓ以下とするための流れ分散手段と、
    前記水張り試験後にＬＮＧタンク内の前記腐食性の水を排出する排水ラインと
    を含むＬＮＧタンクの水張り試験システム。
  7. ＬＮＧタンクの内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有塗料を塗布するステップと、
    前記亜鉛含有塗料が前記溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水を前記ＬＮＧタンク内に導入するステップと、
    前記ＬＮＧタンク内に前記腐食性の水を張り、所定の期間が経過した後、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出するステップと、
    前記ＬＮＧタンクの内壁を探傷して、ＬＮＧタンクの水張り試験を行うステップと
    を含むＬＮＧタンクの建造方法。
  8. ＬＮＧタンクの内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有層を表面に有するテープを貼るステップと、
    前記亜鉛含有層が前記溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水を前記ＬＮＧタンク内に導入するステップと、
    前記ＬＮＧタンク内に前記腐食性の水を張り、所定の期間が経過した後、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出するステップと、
    前記テープを前記溶接部から剥がした後、前記ＬＮＧタンクの内壁を探傷してＬＮＧタンクの水張り試験を行うステップと、
    を含むＬＮＧタンクの建造方法。
  9. ＬＮＧタンクの内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有塗料を塗布し、この亜鉛含有塗料が前記溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水を前記ＬＮＧタンク内に導入して、前記ＬＮＧタンク内に前記腐食性の水を張り、所定の期間経過後、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出し、前記ＬＮＧタンクの内壁を探傷してＬＮＧタンクの水張り試験を行った後、前記タンク内にステンレススチール製の部材を取り付けることにより建造されるＬＮＧタンク。
  10. ＬＮＧタンクの内壁の溶接部の表面に、亜鉛含有層を表面に有するテープを貼り、この亜鉛含有層が前記溶接部の表面になっている状態で、海水または汚水を含む腐食性の水を前記ＬＮＧタンク内に導入して、前記ＬＮＧタンク内に前記腐食性の水を張り、所定の期間経過後、前記腐食性の水を前記ＬＮＧタンクから排出し、前記テープを前記溶接部から剥がしてから、前記ＬＮＧタンクの内壁を探傷してＬＮＧタンクの水張り試験を行い、その後、前記タンク内にステンレススチール製の部材を取り付けることにより建造されるＬＮＧタンク。
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