JP2961351B2

JP2961351B2 - 海洋浮体構造物

Info

Publication number: JP2961351B2
Application number: JP32148494A
Authority: JP
Inventors: 浩史岸川; 英昭幸; 隆章伊藤; 正康松田; 公昭坂本
Original assignee: KYODO SANSO KK; Sumitomo Heavy Industries Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: KYODO SANSO KK; Nippon Steel Corp; Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JPH08150992A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の技術分野】本発明は、船舶等の海洋浮体構造
物に関し、更に詳しくは、海洋浮体構造物に装備される
海水タンク、代表的にはタンカー、貨物輸送船等の船舶
に装備されるバラストタンクの腐食を防止するようにし
た海洋浮体構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】タンカーや貨物輸送船等の船舶は、空荷
の時でも船体が安定するようバラストタンクを装備して
いる。バラストタンクに注入される海水は、鋼に対し腐
食作用を持っており、バラストタンクを構成している鋼
の腐食を促進する。このバラストタンクの腐食において
は、海水で満たされている部分の腐食速度はそれほど大
きくはなく、むしろ水面上の空間部に接するタンク内壁
の腐食が激しいことが知られている。これは、空間部の
内壁が常に湿潤状態であり、腐食を起こす酸素が空気中
から十分に供給され続けられることによる。

【０００３】このバラストタンクの腐食を抑制する方法
として、バラストタンク内を減圧して酸素濃度を低減す
る方法が特開昭４８−７３９９３号公報により提案され
ている。

【０００４】ところが、酸素量の比が大気中の0.２５以
下になるように、例えば、0.２気圧まで減圧すると、８
０トン／ｍ²の大気圧（外圧と内圧の差圧）がバラスト
タンク外壁に生じる。この結果、通常の板厚では変形を
生じたり、航海中の波浪の影響により鋼板に亀裂が非常
に発生しやすくなる。このため、鋼板厚みを増加させた
り、梁の本数を増やす必要があり、経済性を喪失するた
め実用的でなかった。さらに、広大なバラストタンクを
真空ポンプで減圧するには、多数の真空ポンプを必要と
し、この量が少ないと減圧に時間を要するばかりでな
く、真空ポンプに負荷がかかりすぎて、モーターの焼き
付き等の異常事態発生の危険性が高まる。

【０００５】これらの弊害のため、バラストタンク内を
減圧して酸素濃度を低減するバラストタンク防食方法
は、実用化されていない。

【０００６】そのため、バラストタンクの防食は、従来
よりタールエポキシ塗料等による塗装により行われてい
る。しかし、船舶の中でも特にタンカーは、座礁時のオ
イル流出防止の観点から二重殻構造（ダブルハル）が義
務付けられるようになり、通常は、その二重殻部分がバ
ラストタンクとした使用されるが、そのバラストタンク
は単殻構造の専用バラストタンクに比し、塗装面積が著
しく増大し、経済性の著しい悪化を招く。そのため、塗
装に代わる経済的な防食方法が求められている。

【０００７】このような状況に鑑みて考え出されたの
が、特開平４−５５１８８号公報にみられるように、イ
ナートガスをバラストタンク内の空間部に導入して酸素
濃度を低減する方法である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】特開平４−５５１８８
号公報に示されている方法では、そのイナートガスとし
てボイラー排ガスが用いられている。ボイラー排ガスは
船内で自家製造されるので非常に経済的である。しか
し、排ガス中に含まれるＳＯ₂やＣＯ₂ガスが腐食を促
進するため、実効ある防食性が得られなかった。また、
これらの汚染ガスを除去して使用する場合でも、汚染ガ
ス除去に高価な洗浄装置が必要となる上、排ガス中に２
〜５％程度の酸素ガスが残存するため、腐食速度の低減
は可能であっても、塗装を省略できるレベルに腐食を抑
えることはできない。

【０００９】一方、船内で自家製造されないイナートガ
スを用いる場合は、その実効性および経済性を別にして
もなお供給の面で大きな問題がある。

【００１０】すなわち、バラストタンク内の海水量は天
候により調整されるため、航海中にバラストタンク内の
イナートガス量を調整する必要がある。船内で自家製造
されるイナートガスはこの調整が可能であるが、自家製
造されないイナートガスは船舶が港湾に停泊していると
きにしかガス供給を受けることができないため、この調
整が不可能である。また、バラストタンクを備える船舶
はあらゆる国や港へ航海するが、自家製造されないイナ
ートガスを用いる場合は、そのガスの種類によっては現
地で迅速にガス入手を行えない危険性がある。

【００１１】

【００１２】本発明の目的は、排ガス以外の経済的なイ
ナートガスを用いることにより、防食塗装なしで海水タ
ンクの防食を図る経済的で実効性の高い方法により、防
食塗装なしで海水タンクの防食を図り、しかも、その防
食に排ガス以外のイナートガスを用いるにもかかわら
ず、その供給上の不安を解消する海洋浮体構造物を提供
することにある。

【００１３】

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の海洋浮体構造物
は、内壁が防食塗装の省略された裸使用である海水タン
クと、液体窒素を貯蔵する液体窒素タンクと、前記海水
タンク内の空間部の酸素濃度を検出し、検出された酸素
濃度が２％以下に保持されるように、前記空間部へ窒素
を供給する配管系とを具備する。

【００１５】請求項２に記載の海洋浮体構造物は、液体
窒素タンクに貯蔵する液体窒素を自家製造するために、
更に液体窒素製造装置を具備する。

【００１６】請求項３に記載の海洋浮体構造物は、液体
窒素タンクから海水タンクへ窒素を供給する配管系に、
液体状態の窒素を気化させる蒸発機を設けたものであ
る。

【００１７】

【作用】鋼は、次に示す電気化学的反応により腐食して
いく。アノード反応：Ｆｅ→Ｆｅ²⁺＋２ｅ^- カソード反応：１／２Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-→２ＯＨ^-

【００１８】ここで、酸素濃度を低減させれば、カソー
ド反応が抑制され、全体として腐食反応が抑制されるこ
とが分かる。通常、大気中には２０％の酸素が含まれて
いるが、バラストタンクの空間部の酸素濃度を２％以下
にすれば、その腐食速度を１／１０以下に減ずることが
でき、その結果として海水タンクの内壁が防食塗装の省
略された裸使用であるにもかかわらず、その内壁の腐食
が効果的に抑制される。なお、裸使用とは、建造後に防
食・防錆のための塗装を行わずに使用することを意味す
る当該分野の慣用語であり、建造中の赤錆等の発生を防
止するめに部材に行われる１次防錆処理まで排除するも
のではない。

【００１９】酸素濃度を２％以下にするには、イナート
ガスを海水タンクに吹き込めば良いわけであるが、この
時、ボイラーの燃焼排ガスを用いると、ＳＯ_２やＣＯ_２
ガス等の腐食性ガス及び酸素が混入しているため、腐食
抑制の効果は少ない。アルカリ水を通してＳＯ_２を除去
したガスを用いてもＣＯ_２や酸素の影響で、腐食速度は
１／２程度にしかならず、実用性のある防食効果は得ら
れない。

【００２０】そこで、本発明は、イナートガスとして窒
素ガスを用いる。アルゴンガスも防食に有効なイナート
ガスであるが、ボイラー排ガスを除くと、窒素ガス以外
のイナートガスは非常に高価であるので、窒素ガスを用
いる必要がある。

【００２１】海水タンク内の空間部に窒素ガスを供給す
るときには、タンク内を加圧状態に保つことが望まし
く、具体的には大気圧に比し0.０１〜0.２気圧の加圧状
態が望ましく、0.０２〜0.１気圧の加圧状態が特に望ま
しい。こうすることにより、海水タンク内の酸素濃度を
最小量の窒素ガスで効率的に低下させることが可能にな
り、この時の酸素濃度を0.５％以下まで下げることがで
きる。酸素濃度を0.５％以下にすると、鋼材の腐食速度
は、通常の大気条件に対し１／４０以下に低下し、海水
タンクを無塗装で使用することが可能になる。なお、加
圧が過ぎると、鋼板に圧力がかかるため、鋼板に変形を
生じたり、波浪の影響により亀裂を生じ易くなるので、
好ましくない。

【００２２】次に、本発明の海洋浮体構造物を船舶につ
いて詳述する。

【００２３】本発明において、船体に液体窒素タンクを
搭載するのは、必要に応じ、いつでもバラストタンクに
窒素ガスを供給できるようにするためである。単にバラ
ストタンク内に窒素ガスを供給するだけであれば、港湾
に停泊中にタンクローリー車を横付けして供給すること
も可能であるが、バラストタンク内のバラスト海水量
は、天候により調整を行うため、航海中においても、常
時窒素ガスを供給可能にしておく必要がある。また、窒
素を貯蔵するには、気体の状態で貯蔵する方法も考えら
れるが、液体窒素の状態は、気体状態の１／５００以下
になるため、タンクが小規模で済むという利点がある。
気体状態では、例えば１００気圧に加圧しても、体積が
１／１００にしかならず、かつ加圧状態に耐えられる強
度を保つには、タンク壁の肉厚を厚くする必要があり経
済的でない。このため液体窒素タンクが必須となる。

【００２４】液体窒素タンクへの液体窒素の供給は、前
述のように港湾に停泊している間にタンクローリーから
行うこともできるが、船体に液体窒素製造装置を搭載し
ておく方が好適である。船舶はあらゆる国や港へ航海す
ることになるが、現地で迅速に液体窒素を入手できると
は限らないからである。液体窒素製造設備は比較的高価
であるが、バラストタンク容量の大きい大型船舶におい
ては、液体窒素製造設備を設置しても経済性を損なうこ
とはない。

【００２５】液体窒素は、配管を通してバラストタンク
に供給されるが、空荷時はバラスト海水が満水状態にな
るため、窒素はほとんど必要とされない。荷積み時にバ
ラストタンクより海水が排水されるが、この排水に併せ
て窒素の注入を行う。この時、バラストタンクは密閉状
態を保つと共に、窒素供給を停止して航海している間も
密閉を保つことが肝要である。

【００２６】液体窒素タンクからバラストタンクに供給
される窒素は、蒸発機により予め気化させておくことが
好ましい。液体窒素状態で連続的に長時間バラストタン
クに窒素を供給し続けると、一時的にバラストタンク内
が冷却され、その温度が０℃以下になると、排水途中の
海水が氷結したり、バラストタンクを構成する鋼材が低
温脆化割れを起こす危険が出てくるためである。

【００２７】蒸発機の熱源としては、海水、バラスト水
の排水、ボイラー排熱等を利用することができ、これら
は経済的でもある。

【００２８】液体窒素製造装置を搭載する場合は、バラ
ストタンクに窒素を注入後、次の注入までの間すなわち
通常一往復する間に、液体窒素タンクが満たんにできる
ような能力のものを選択する必要があることは言うまで
もない。

【００２９】図１に本発明の海洋浮体構造物の１例とし
てバラストタンク、液体窒素タンク、液体窒素製造装置
および蒸発機を装備した船舶を示す。また、図２にその
船舶における窒素供給系統を示す。

【００３０】ここに示された船舶は、二重殻構造のタン
カーであり、その二重殻の部分を船長方向に区切って形
成した複数のバラストタンク１，１…を備えている。バ
ラストタンク１，１…の各内壁は裸使用であり、タール
エポキシ塗料等による防食塗装は施されていない。各バ
ラストタンク１は、バラストポンプ２により海水が注入
・排出されることにより海水量が調節される構成になっ
ている。また、各バラストタンク１内の空間部に窒素ガ
スを常時充満させるために、デッキ上には液化窒素製造
装置３、液化窒素タンク４および蒸発機５が設置されて
いる。

【００３１】液化窒素製造装置３は、周知の構成により
空気を原料として液化窒素を製造する。製造された液化
窒素は一旦液化窒素タンク４に貯蔵される。タンク内の
液化窒素は、必要に応じて蒸発機５に送られ、ここで窒
素ガスに気化される。その窒素ガスは供給弁６，６…を
介してバラストタンク１，１…へ供給される。供給弁
６，６…は後述する吐出弁７，７…と共に制御器８によ
り次のようにして開度が制御される。

【００３２】最初に供給弁６を開き、吐出弁７を用い
て、バラストタンク１内の空間部を窒素ガスに置換す
る。その後は、空間部の圧力を圧力計９によりモンダリ
ングしてその圧力情報を制御器８に与える。バラストタ
ンク１内の海水を排出し始めると、空間部の圧力が下が
る。このとき制御器８は、空間部が若干加圧状態を維持
するように、供給弁６を用いて、空間部に窒素ガスを供
給する。窒素ガスの供給時に空間部の圧力が下がると、
大気が空間部に侵入し、窒素ガスを必要以上に消費する
からである。バラストタンク１内に海水を注入するとき
は、吐出弁７を用いて空間部の窒素ガスを大気中に放出
する。

【００３３】また、空間部の圧力とは別にその酸素濃度
を検出し、その酸素濃度が管理値（２％以下）を超えな
いように、空間部に適宜窒素ガスをパージする。このと
きも、空間部が若干加圧状態となるように、供給弁６お
よび吐出弁７の開度が制御される。なお、制御器８は、
必要量の窒素ガスが確保されるように蒸発器５等も制御
する。

【００３４】なお、本発明で言う海洋浮体構造物は、船
舶以外に、浮力調整用バラストタンクを備えた浮体空港
島や浮体橋等を含む。本発明はこれらに装備された浮力
調整用バラストタンク等の防食も行うことができる。

【００３５】

【実施例】以下に本発明を実施例により説明する。

【００３６】〔実施例１〕本発明の効果を検証するためのラボ試験を行った。ラボ
試験では、図３に示す４００×２００×２００ｍｍのア
クリル製試験槽１１に人工海水１２を１００ｍｍの高さ
になるように入れた後、サンプル１３として１５０×７
０×3.２ｍｍのＳＳ−４１鋼板を側壁（気液界面）、天
井（気相部）、底面（液相部）に設置した。ＳＳ−４１
鋼板は予め研磨により除錆したものを用いた。

【００３７】各サンプル１３を設置後、すぐに表１に示
すガスをタンク１４から１リットル／分の流量で１時間流
し、槽内の雰囲気を置換した。この後は、１リットル／分の
流量で、５分間／日の割合でガス置換を行った。酸素濃
度計１５により槽内の空間部の酸素濃度をモニタリング
したところ、この置換により、空間部の酸素濃度はほぼ
一定に保たれた。また、試験槽１１を加振台１６の上に
設置し、１０秒サイクルで±１０°の傾斜を与えること
により加振した。これにより、側壁部には±１７ｍｍの
振動が与えられた。

【００３８】試験を１年間継続した後、試験槽からサン
プルを取り出し、その錆をクエン酸アンモニウムで除去
し、最大減肉量を測定した。結果を表２に示す。試験例
２〜４では、酸素濃度が２％以下に制限され、また残部
が不活性な窒素ガスだけで構成され、腐食性を有するガ
スを含まないため、効果的に腐食が抑制されている。一
方、試験例１及び５〜７では酸素濃度が高いとか、腐食
性ガスの影響といった理由で、腐食制御の効果が乏しい
ことがわかる。通常、船舶においては２ｍｍの腐食しろ
を見込んでいるため、試験例２〜４に認められる腐食速
度では、鋼材を塗装することなしにいわゆる裸使用が可
能である。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】〔実施例２〕本発明の海洋浮体構造物の第
１実施例として、積載量１万トン級貨物船に液体窒素タ
ンク、液体窒素蒸発機及びバラストタンクへの供給配管
を設置した。バラストタンクの容量は４０００ｍ³であ
り、液体窒素タンク容量は１５ｍ³である。バラストタ
ンク内壁は、裸使用であり特に塗装等の防錆処理を施し
ていない。

【００４２】本貨物船は、国内定期貨物船として１回／
１週間約５００ｋｍの距離を１往復し、１年間に５０往
復（航行距離約５万ｋｍ）した。この間、バラストタン
ク内は、液体窒素タンクから蒸発機を介して気化された
窒素ガスによりパージされ、酸素濃度計でモニタリング
された酸素濃度は常時0.５％以下で平均0.２％であっ
た。また、窒素ガス注入に際しては、バラストタンク内
を大気圧より0.０３気圧高く管理すると共に、内壁の鋼
材温度を０℃以下にならないよう管理した。

【００４３】１年後に超音波厚み計により、内壁鋼材の
減肉量を測定した。鋼材の腐食は、バラスト満水時の喫
水線付近が最も目立ったが、減肉量は１０μｍ以下であ
り、大きな腐食は起こっていないことがわかる。この腐
食速度は、２０年後においても減肉量0.２ｍｍ以下と推
定され、裸使用が十分可能なことを示している。

【００４４】なお、液体窒素タンク内への液体窒素の供
給は、港湾停泊時にタンクローリーより行った。

【００４５】〔実施例３〕本発明の海洋浮体構造物の第
２実施例として、積載量２７万トン級タンカーに液体窒
素製造装置、液体窒素タンク、液体窒素蒸発機及びバラ
ストタンクへの供給配管を設置した。バラストタンクの
容量は１１万ｍ³であり、液体窒素タンク容量は３００
ｍ³である。バラストタンク内壁は、裸使用であり特に
塗装等の防錆処理を施していない。液体窒素製造装置の
液体窒素製造能力は２０ｍ³／日である。

【００４６】本タンカーは、主として中東／日本間を１
往復／２月の割合で６往復／年した。この間、バラスト
タンク内は液体窒素タンクから蒸発機を介して気化され
た窒素ガスによりパージされ、酸素濃度計でモニタリン
グされた酸素濃度は常温0.５％以下で平均0.２％であっ
た。また、窒素ガス注入に際しては、バラストタンク内
を大気圧より0.０３気圧高く管理すると共に、内壁の鋼
材温度を０℃以下にならないよう管理した。また、バラ
ストタンク注入により減少した液体窒素は、液体窒素製
造装置を航行中に連続運転することにより補充し、バラ
スト海水を排水し、窒素ガスを補充する必要が生じると
きには、液体窒素タンクが満たんになるようにした。

【００４７】１年後に、超音波厚み計により、内壁鋼材
の減肉量を測定した。鋼材の腐食はバラスト満水時の喫
水線付近が最も目立ったが、減肉量は１０μｍ以下であ
り、大きな腐食は起こっていないことがわかる。この腐
食速度は２０年後においても減肉量０．２ｍｍ以下と推
定され、裸使用が十分可能なことを示している。

【００４８】

【００４９】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の海洋浮体
構造物では、窒素ガスにより海水タンクの内壁腐食が防
食塗装の省略された裸使用で効果的、経済的に抑制され
るのみならず、窒素ガス供給のために液体窒素タンクが
装備されているので、自家製造されないイナートガスを
使用するにもかかわらず、供給の不安がない。

【００５０】請求項２に記載の海洋浮体構造物では、液
体窒素製造装置が装備されているので、長期間窒素の供
給を受けることができない遠洋航海等のときにもイナー
トガス供給の不安が一切ない。

【００５１】請求項３に記載の海洋浮体構造物では、窒
素供給に伴う海水タンクの冷却が会費され、海水タンク
の温度低下による動作不良や損傷が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の海洋浮体構造物についてその実施例を
示すタンカーの模式図である。

【図２】同タンカーに装備された窒素の供給系を示す系
統図である。

【図３】本発明の方法を検証するための試験装置の構成
を示す模式図である。

【符号の説明】

１バラストタンク３液体窒素製造装置４液体窒素タンク５蒸発機６供給弁７吐出弁８制御器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者幸英昭大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者伊藤隆章神奈川県横須賀市夏島町19番地住友重機械工業株式会社追浜造船所内 (72)発明者松田正康神奈川県横須賀市夏島町19番地住友重機械工業株式会社追浜造船所内 (72)発明者坂本公昭茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地共同酸素株式会社鹿島工場内 (56)参考文献特開平４−55188（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−73993（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−120872（ＪＰ，Ａ) 特公昭56−3240（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭52−16318（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B63B 59/00 B63B 11/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内壁が防食塗装の省略された裸使用であ
る海水タンクと、液体窒素を貯蔵する液体窒素タンク
と、前記海水タンク内の空間部の酸素濃度を検出し、検
出された酸素濃度が２％以下に保持されるように、前記
空間部へ窒素を供給する配管系とを具備することを特徴
とする海洋浮体構造物。
【請求項２】液体窒素タンクに貯蔵する液体窒素を自
家製造するために、液体窒素製造装置を具備することを
特徴とする請求項１に記載の海洋浮体構造物。
【請求項３】液体窒素タンクから海水タンクへ窒素を
供給する配管系に、液体状態の窒素を気化させる蒸発機
を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の海
洋浮体構造物。