JP6747616B1 - 防舷構造および水域鋼構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性に優れた水域鋼構造物の防舷構造および該防舷構造を備える水域鋼構造物を提供する。【解決手段】船舶が接岸する水域鋼構造物８０に設けられる防舷構造であって、水域鋼構造物８０に連結された耐摩耗性鋼材１２と、耐摩耗性鋼材１２に連結されたゴム製防舷材１４と、を有し、耐摩耗性鋼材１２は、ゴム製防舷材１４と接触する面がステンレス鋼になっており、該ステンレス鋼は、炭素鋼よりも高い耐食性を有し、かつ、ビッカース硬さが１７０以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、防舷構造および水域鋼構造物に関し、詳細には、耐久性に優れた水域鋼構造物の防舷構造および該防舷構造を備える水域鋼構造物に関する。ここで、本願において、水域とは、海水、汽水、淡水を問わず、水をたたえた領域のことであり、例えば、海洋、河川、湖沼、河口部等のことである。

船舶が接岸する際、または係留中に波や風で船舶が動揺した際、船体と接岸面との間に押し合う力や摩擦力が働く。この力によって、船体および接岸用の構造物が損傷するおそれがあり、これを防ぐ設備として防舷材が用いられている。防舷材は一般にはゴムで作られているが、他には、水圧式、重力式、油圧式などの防舷材がある。接岸構造物に固定設置される水域鋼構造物には主にゴム製の防舷材が用いられている。

一方、水域鋼構造物においては、鋼部材の表面に防食被覆を設けることが一般的になされるが、水域鋼構造物にゴム製の防舷材を取り付けて防舷構造を設ける場合、防食被覆の表面（以下、防食被覆面と記すことがある。）にゴム製の防舷材を取り付けている（例えば、特許文献１参照）。

他方、特許文献２〜４に示すように、厳しい腐食環境にある海洋鋼構造物には、防食を目的に、チタンやステンレス鋼を、腐食の激しい干満帯を主な対象部位にして適用することが行われている。

しかしながら、それらの防食技術は防舷構造に組み込むことを意図した技術ではなく、防舷構造への組み込みは困難である。

特開平１０−２８１３８８号公報 特開昭５８−１２８８７号公報 特開平５−２３９８１７号公報 特開２０１３−８７５３９号公報

本発明者は、水域鋼構造物の防舷構造の耐久性向上のための研究開発を続ける中で、水域鋼構造物の鋼部材表面に設けた防食被覆の表面にゴム製防舷材を取り付けてなる従来の防舷構造の場合、防舷材が接触する箇所の防食被覆の損傷が激しくなっていることを見出し、これが水域鋼構造物の防舷構造の耐久性に大きな影響を与えていることを見出した。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、耐久性に優れた水域鋼構造物の防舷構造および該防舷構造を備える水域鋼構造物を提供することを課題とする。

本発明者は、ゴム製防舷材が接触する箇所の防食被覆の損傷が激しくなるメカニズムは、次のようなメカニズムであると考察した。

即ち、ゴム製防舷材に船が接触すると、ゴム製防舷材は防食被覆の表面に垂直方向に押し付けられるが、ゴムが防食被覆面と平行な方向に伸びるため、防食被覆面はせん断方向にも力を受ける。また、船が波により上下に動くと、防食被覆面が受けるせん断方向の力は更に強くなる。このため、ゴム製防舷材が接触する箇所の防食被覆の損傷が激しくなると考察した。

そして、本発明者は、このようなメカニズムで、ゴム製防舷材が接触する箇所の防食被覆の損傷が激しくなるのであれば、防食被覆の表面にゴム製防舷材を取り付けてなる従来の防舷構造そのものを抜本的に改めないと、水域鋼構造物の防舷構造の耐久性を改善することはできないという考えに至り、本発明をするに至った。

即ち、本発明に係る防舷構造は、船舶が接岸する水域鋼構造物に設けられる防舷構造であって、前記水域鋼構造物に連結された耐摩耗性鋼材と、前記耐摩耗性鋼材に連結されたゴム製防舷材と、を有し、前記耐摩耗性鋼材は、前記ゴム製防舷材と接触する面がステンレス鋼になっており、該ステンレス鋼は、炭素鋼よりも高い耐食性を有し、かつ、ビッカース硬さが１７０以上であることを特徴とする防舷構造である。

前記耐摩耗性鋼材は、炭素鋼よりも高い耐食性を有し、かつ、ビッカース硬さが１７０以上であるステンレス鋼で構成されていてもよい。

前記ステンレス鋼は、孔食指数が１７以上であることが好ましい。

前記ステンレス鋼は、ビッカース硬さが２００以上であることが好ましい。

前記ステンレス鋼は、二相ステンレス鋼であることが好ましい。

前記ステンレス鋼は、Ｎｉを４．０〜９．０質量％、Ｃｒを２１．５〜２７．０質量％、Ｍｏを２．５〜４．０質量％、Ｎを０．１〜０．３４質量％含有することが好ましい。

前記ゴム製防舷材は、前記耐摩耗性鋼材に、耐摩耗性ボルトで取り付けられており、前記耐摩耗性ボルトは、炭素鋼よりも高い耐食性を有し、かつ、ビッカース硬さが１７０以上であるように構成してもよい。

前記耐摩耗性鋼材は、前記耐摩耗性ボルトが配置された位置の近傍のみに設けられているように構成してもよい。

前記ゴム製防舷材を前記水域鋼構造物に向かう水平方向に投影すると、該ゴム製防舷材の全部位が前記耐摩耗性鋼材の領域に含まれるように構成してもよい。

本発明に係る水域鋼構造物は、前記防舷構造を備えることを特徴とする水域鋼構造物である。

本発明によれば、耐久性に優れた水域鋼構造物の防舷構造および該防舷構造を備える水域鋼構造物を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る防舷構造１０を模式的に示す鉛直断面図 本発明の第２実施形態に係る防舷構造３０を模式的に示す鉛直断面図

以下、図面を参照して、本発明に係る防舷構造の実施形態を詳細に説明する。本実施形態に係る防舷構造が適用対象とする水域鋼構造物は、具体的には例えば、ジャケット式鋼構造物等である。

（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る防舷構造１０を模式的に示す鉛直断面図である。

本第１実施形態に係る防舷構造１０は、図１に示すように、ステンレス鋼材１２と、ゴム製防舷材１４と、を備えてなり、ゴム製防舷材１４が、ボルト１６、ナット１８、およびワッシャー２０によって、ステンレス鋼材１２に取り付けられてなる防舷構造である。

ステンレス鋼材１２は、水域鋼構造物８０の炭素鋼材８０Ａに溶接で取り付けられた平板状のステンレス鋼材である。ステンレス鋼材１２には、ボルト１６、ナット１８、およびワッシャー２０によって、ゴム製防舷材１４が取り付けられている。また、図１に示すように、炭素鋼材８０Ａの部位のうち外部に向いた面には、防食被覆８２が設けられている。

ステンレス鋼材１２の大きさは、ゴム製防舷材１４を水域鋼構造物８０に向かう水平方向に投影すると、ゴム製防舷材１４の全部位がステンレス鋼材１２の領域に含まれるような大きさである。

ステンレス鋼材１２には、接岸した船舶からゴム製防舷材１４を介して外力が加わる。したがって、ステンレス鋼材１２は、接岸した船舶から加わる外力に耐える耐力を備える必要があり、この観点から、ステンレス鋼材１２の厚さは８ｍｍ以上であることが好ましく、１６ｍｍ以上であることがより好ましい。

ステンレス鋼材１２の厚さの上限は特には限定されないが、経済性の観点から、ステンレス鋼材１２の厚さは６０ｍｍ以下にすることが通常であり、４０ｍｍ以下にすることが好ましい。

また、ステンレス鋼材１２には、接岸した船舶からゴム製防舷材１４を介して外力が繰り返し加わるので、良好な耐摩耗性が要求される。良好な耐摩耗性を確保する観点から、ステンレス鋼材１２のビッカース硬さは、１７０以上であることが必要であり、２００以上であることが好ましく、２４０以上であることがより好ましい。

ここで、耐食性に優れる金属としては、ステンレス鋼以外に例えばチタンがあるが、工業用純チタン（ＴＴＰ３４０Ｃ（ＪＩＳ規格））製の管が振動による摩耗で損傷した事例が報告されている（「事例で学ぶ腐食損傷と解析技術」、日本材料学会 腐食防食部門委員会 編、さんえい出版、２００９年５月３０日発行）。これは、純チタンのビッカース硬さが１６０程度と小さく、純チタンの耐摩耗性が十分ではなかったためと考えられる。

また、ステンレス鋼材１２は、耐食性に優れる金属であるが、水域で用いられるため、孔食指数が大きい方が好ましい。具体的には、ステンレス鋼材１２の孔食指数は、１７以上であることが好ましく、２３以上であることがより好ましく、３８以上であることが特に好ましい。ここで、本願において、孔食指数とは、ステンレス鋼中に含有されるＣｒ、Ｍｏ、Ｎの含有量（質量％）を用いて計算される指数であり、孔食指数＝Ｃｒ＋３．３Ｍｏ＋１６Ｎの式（式中の各元素記号はその元素の含有量を表している）により計算される値（質量％表示の値）のことである。

ステンレス鋼材１２として用いることができるステンレス鋼としては、具体的には例えば、SUS430、SUS430LX、SUS430J1、SUS434、SUS443J1、SUS444、SUS436J1L、SUS436L、SUS445J1、SUS445J2、SUSXM27、SUS447J1、SUS304、SUS304L、SUS304J1、SUS304J2、SUS304J3、SUS304N、SUS304N1、SUS304N2、SUS304LN、SUS315J1、SUS315J2、SUS305、SUS305J1、SUS316、SUS316N、SUS316J1、SUS316J1L、SUS317、SUS317L、SUS317J1、SUS317J2、SUS317LN、SUS630、SUS631、SUS890L、SUS312L、SUS836L、UNS S08354、JSL310Mo、UNS S08925、UNS N08367、UNS N8926、UNS S32050、UNS N08031等を挙げることができる。

また、ステンレス鋼材１２は、二相ステンレス鋼であることが好ましい。二相ステンレス鋼は、硬くて耐摩耗性に優れるとともに、塩化物応力腐食割れが発生しにくいからである。このような二相ステンレス鋼としては、具体的には例えば、SUS821L1、SUS323L、SUS329J1、SUS329J3L、UNS S32301、UNS S31803、UNS S32304、SUS329J4L、UNS S32750、UNS S32760、UNS S39274、UNS S31260等を挙げることができる。なお、二相ステンレス鋼のビッカース硬さは２４５程度以上である。

また、ステンレス鋼材１２は、耐摩耗性と耐食性を両立させる観点から、Ｎｉ含有量が４．０〜９．０質量％、Ｃｒ含有量が２１．５〜２７．０質量％、Ｍｏ含有量が２．５〜４．０質量％、Ｎ含有量が０．１〜０．３４質量％であることが好ましい。

ゴム製防舷材１４として用いることができるゴム製防舷材は特には限定されず、ゴム製の防舷材であれば使用可能である。ゴム製防舷材には、その形状から、Ｘ型、Ｖ型、Ｈ型、π型、セル型、六角型、角型、Ｄ型、コーン型、アーチ型等がある。図１に示すゴム製防舷材１４はＶ型である。

ボルト１６、ナット１８、およびワッシャー２０は、ゴム製防舷材１４をステンレス鋼材１２に取り付けるための部品であり、これらが摩耗したり腐食したりすると、ゴム製防舷材１４がステンレス鋼材１２から脱落してしまうおそれがあるので、ボルト１６、ナット１８、およびワッシャー２０の材質は、ステンレス鋼材１２の材質と比べて同等以上のもの（ステンレス鋼材１２と比べて、耐摩耗性および耐食性が同等以上のもの）を用いるのがよく、より好ましくは二相ステンレス鋼を用いるのがよい。

また、ボルト１６、ナット１８、およびワッシャー２０に、炭素鋼製のものを用いることもできるが、耐摩耗性および耐食性を向上させる表面処理を行って、十分な耐摩耗性および耐食性を確保できることが前提である。このような表面処理としては、具体的には例えば、硬質クロムメッキ、クロム拡散処理（クロマイジング）、窒化処理、フッ素樹脂系被覆、セラミックス被覆等を挙げることができる。

（２）第２実施形態
図２は、本発明の第２実施形態に係る防舷構造３０を模式的に示す鉛直断面図である。

本第２実施形態に係る防舷構造３０は、ステンレス鋼材３２を、ボルト１６、ナット１８、およびワッシャー２０が配置された位置の近傍のみに設けた実施形態であり、それ以外の点は第１実施形態に係る防舷構造１０と概ね同様であるので、第１実施形態に係る防舷構造１０と同一の部材には同一の符号を付して説明は原則として省略する。

本第２実施形態に係る防舷構造３０は、図２に示すように、ステンレス鋼材３２と、ゴム製防舷材１４と、を備えてなり、ゴム製防舷材１４が、ボルト１６、ナット１８、およびワッシャー２０によって、ステンレス鋼材３２に取り付けられてなる防舷構造である。

ステンレス鋼材３２は、水域鋼構造物８０の炭素鋼材８０Ｂに溶接で取り付けられた平板状のステンレス鋼材である。ステンレス鋼材３２には、ボルト１６、ナット１８、およびワッシャー２０によって、ゴム製防舷材１４が取り付けられている。また、図２に示すように、炭素鋼材８０Ｂの部位のうちゴム製防舷材１４側の面にも、防食被覆８２が設けられている。

第１実施形態に係る防舷構造１０のステンレス鋼材１２の大きさは、ゴム製防舷材１４を水域鋼構造物８０に向かう水平方向に投影すると、ゴム製防舷材１４の全部位がステンレス鋼材１２の領域に含まれるような大きさであったが、本第２実施形態に係る防舷構造３０のステンレス鋼材３２は、ボルト１６、ナット１８、およびワッシャー２０が配置された位置の近傍のみに設けられており、第１実施形態に係る防舷構造１０のステンレス鋼材１２の大きさと比べて小さくなっている。

本第２実施形態に係る防舷構造３０のステンレス鋼材３２を、ボルト１６、ナット１８、およびワッシャー２０が配置された位置の近傍のみに設けた理由は、防食被覆の表面にゴム製防舷材を取り付けてなる従来の防舷構造においては、特に、ボルト固定部の防食被覆の損傷が激しいことを本発明者が見出したことに基づく。

ステンレス鋼材３２の厚さ、ビッカース硬さ、孔食指数、ステンレス鋼材３２として用いることができるステンレス鋼材の具体例、ならびに、含有元素およびその含有量について記載すべき内容は、第１実施形態に係る防舷構造１０のステンレス鋼材１２と同様であるので、説明は省略する。

また、本第２実施形態に係る防舷構造３０のステンレス鋼材３２においても、第１実施形態に係る防舷構造１０のステンレス鋼材１２と同様に、二相ステンレス鋼であることが好ましく、その理由および具体例は、第１実施形態に係る防舷構造１０のステンレス鋼材１２と同様である。

ボルト１６、ナット１８、およびワッシャー２０は、ゴム製防舷材１４をステンレス鋼材３２に取り付けるための部品であり、これらが摩耗したり腐食したりすると、ゴム製防舷材１４がステンレス鋼材３２から脱落してしまうおそれがあるので、ボルト１６、ナット１８、およびワッシャー２０の材質は、ステンレス鋼材３２の材質と比べて同等以上のもの（ステンレス鋼材３２と比べて、耐摩耗性および耐食性が同等以上のもの）を用いるのがよく、より好ましくは二相ステンレス鋼を用いるのがよい。

（３）補足
第１実施形態に係る防舷構造１０および第２実施形態に係る防舷構造３０においては、ゴム製防舷材１４を取り付けるための部材として、それぞれステンレス鋼材１２、３２を用いたが、ステンレス鋼材１２、３２はステンレス鋼のみで構成された部材であった。

しかしながら、本発明に係る防舷構造の効果を発現するためには、ステンレス鋼材１２、３２の部位のうち、少なくともゴム製防舷材１４が接触する面に、所定のステンレス鋼（ステンレス鋼材１２、３２と比べて同等以上の耐摩耗性および耐食性を有するステンレス鋼）を設ければよいので、ステンレス鋼材１２、３２に替えて、ゴム製防舷材１４が接触する面に所定のステンレス鋼（ステンレス鋼材１２、３２と比べて同等以上の耐摩耗性および耐食性を有するステンレス鋼）を設けたクラッド鋼を用いてもよく、クラッド鋼を用いる場合、具体的には、合せ材（ステンレス鋼）の厚さを１ｍｍ以上、母材（炭素鋼）の厚さを７ｍｍ以上にして、総厚を８ｍｍ以上にすることが耐力的な観点から好ましく、より好ましくは総厚を１６ｍｍ以上にする。また、クラッド鋼の総厚の上限は特には限定されないが、経済性の観点から、クラッド鋼の総厚は６０ｍｍ以下にすることが通常であり、４０ｍｍ以下にすることが好ましい。

１０、３０…防舷構造
１２、３２…ステンレス鋼材
１４…ゴム製防舷材
１６…ボルト
１８…ナット
２０…ワッシャー
８０…水域鋼構造物
８０Ａ、８０Ｂ…炭素鋼材
８２…防食被覆

Claims (9)

1. 船舶が接岸する水域鋼構造物であって、
   ゴム製防舷材と、
   前記ゴム製防舷材が耐摩耗性ボルトで連結された鋼材部と、
   前記鋼材部が連結された炭素鋼材部と、
   を有し、
   前記鋼材部のうち、前記耐摩耗性ボルトでの連結位置近傍を含む前記ゴム製防舷材と接触する部位を、炭素鋼よりも高い耐食性を有し、ビッカース硬さが１７０以上のステンレス鋼で構成したことを特徴とする水域鋼構造物。
2. 船舶が接岸する水域鋼構造物であって、
   ゴム製防舷材と、
   前記ゴム製防舷材が耐摩耗性ボルトで連結された鋼材部と、
   外部に向いた面に防食被覆が施された炭素鋼材部と、
   を有し、
   前記鋼材部は前記炭素鋼材部に連結されており、前記鋼材部のうち、前記耐摩耗性ボルトでの連結位置近傍を含む前記ゴム製防舷材と接触する部位を、炭素鋼よりも高い耐食性を有し、ビッカース硬さが１７０以上のステンレス鋼で構成したことを特徴とする水域鋼構造物。
3. 前記炭素鋼材部は、前記炭素鋼材部が取り付けられている面から外側に所定距離突出した位置に前記鋼材部が取り付けられるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の水域鋼構造物。
4. 前記鋼材部は、クラッド鋼で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水域鋼構造物。
5. 前記鋼材部は、ステンレス鋼のみで構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水域鋼構造物。
6. 前記鋼材部は、前記ゴム製防舷材の端部が連結する連結部位、及び当該連結部位間であって前記ゴム製防舷材の内面と対向する位置に配置された平板状ステンレス鋼材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水域鋼構造物。
7. 前記ステンレス鋼は、ビッカース硬さが２００以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水域鋼構造物。
8. 前記鋼材部は、二相ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の水域鋼構造物。
9. 前記ステンレス鋼は、Ｎｉを４．０〜９．０質量％、Ｃｒを２１．５〜２７．０質量％、Ｍｏを２．５〜４．０質量％、Ｎを０．１〜０．３４質量％含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の水域鋼構造物。
   

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