JPH0440334A - Ｌｎｇタンクの欠陥検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はＬＮＧタンクの欠陥検知方法、特にメンブレ
ン方式ＬＮＧ船に組込まれるＬＮＧメンブレンタンクの
二次バリア（二次防壁）の液密不良個所を検知するＬＮ
Ｇタンクの欠陥検知方法に関するものである。

［従来の技術］ 周知のように、メンブレン方式ＬＮＧ船には夏ＭＯ（国
際海事機関）ガスキャリアコードで、完全二次防壁の設
置が必要とされている。すなわち、メンブレン方式ＬＮ
Ｇ船（ＬＮＧメンブレンタンクを主構成とするもの）は
、ＬＮＧと直接するメンブレン（−次防壁又は−次バリ
アという）に万一き裂が発生して超低温貨物（−１６２
℃）すなわちＬＮＧが漏洩しても、内殻（船体）が脆性
破壊を起こす危険温度にならないよう、トリプレックス
と称される二次防壁（二次バリア）で一定期間保持する
液密性を保持できる構造としている。このようなタンク
システムは主に上記の一次バリア、二次バリア及びＲ−
ＰＵＦ　（グラスファイバ補強ポリウレタンフォーム）
の防熱層から構成されている。そして、万一　−次バリ
アからＬＮＧが漏洩した場合でも二次バリアの液密性（
タイトネス）が充分であることを確実に評価、保証でき
ることが必要となっている。

以上のような低ボイルオフタイプの従来のＬＮＧタンク
としては、テクニガス（ＴＧＺ）社によって開発された
ＴＧＺマーク■コンティンメント・システムと呼ばれる
方式のものがあり、例えば、日本鋼管技報、漱１０４（
１０４（１９，［１３−６９に開示されている。

上記の二次バリアの有効性を確認する方法として真空試
験がある。第８図は上記のＴＧＺマーク■コンティンメ
ントψシステムと同じ規格のＬＮＧタンクの真空試験を
行うために付設した真空試験設備を示す模式断面図であ
る。第８図の（ａ）はＬＮＧタンクの構成とその真空試
験設備を示し、第８図の（ｂ）は（ａ）において示した
Ａ部詳細図である。この場合、真空試験は二次バリアの
有効性を気密性によって評価するものである。

図において１は船体の内殻、２は内殻１の内側に設けら
れたトリプレックスと呼ばれる二次バリア、３は二次バ
リア２の内側に設けられ、ＬＮＧタンクの内壁を構成し
、メンブレンと呼称される一次バリアである。そして、
−次バリア３が取付けられる裏金板４と内殻１側でこれ
とマスチック５を介して固定される裏金板６との間はグ
ラスファアイバ補強のポリウレタンフォーム（Ｒ−ＰＵ
Ｆ）などの防熱パネルを充満した防熱層７が設けられて
いる。一般に、防熱層７の部分は防熱区画（ＩＳ）と呼
ばれ、−次バリア３と表合歓４との間の空間はインタバ
リア区画（ＩＢＳ）８と呼ばれる領域である。

以上がメンブレンタンクを構成する主部材であるが、ま
ず、−次バリア３は特殊形状に成型したステンレス（３
０４Ｌ）コルゲートメンブレンを裏金板４に組込んだア
ンカーストリップ９に溶接支持し、さらにメンブレン同
士を重ね溶接して取り付けている。コルゲーションの標
準ピッチは３４０關で、互いに直交してタンク壁全面を
カバーし、ＬＮＧ荷役時の熱変動と船体変形による伸縮
に対してコルゲーションが変形してメンブレンに過大な
応力が生じないようにしている。そして、ＬＮＧ（貨物
）ＩＯの液圧に対しては防熱層７を介して荷重を船体に
伝え、メンブレンは主として液密を保つだけでよいよう
になっている。

つぎに、二次バリア２はアルミ薄板の両面にグラスクロ
スを接着したもので、−次バリア３や船体内殻１の損傷
が二次バリア２に直接影響を及ぼさないよう防熱層７の
内部に組込み、万−一次バリア３にき裂が生じてＬ　Ｎ
　Ｇ　１０が漏洩したとしても、バックアップシステム
として船体を低温にさらさないような液密保持構造とな
っている。

また、防熱層７を形成する防熱パネルは裏金板４と裏金
板６とに接着されたサンドイッチ構成で、要求されるボ
イルオフレート（ＢＯＲ）に応じて防熱厚さを変更する
ことができる。裏金板６はその縁部を図示しない裏当て
合板で押え内殻１へ溶接したスタットボルトを裏当て合
板：こ通してナツトで締めつけて裏金板６に取り付けら
れた防熱パネルを内殻１へ固着するようになっている。

なお、防熱層７の裏金板４、および−次バリア３、二次
バリア２間のＲ−ＰＵＦには、メンブレン３のコルゲー
ションと同じピッチのスリット１１を設け、過度の応力
の流入を避けるようにしている。

ＬＮＧタンクの欠陥を検知する真空試験は、防熱層７が
形成する防熱区画（Ｉｓ）を真空ポンプ１２とバルブＩ
３を用いて排気し、ある真空レベルに設定し、その後の
圧力上昇を水銀マノメータ１４によって測定して求めた
圧力上昇カーブによって二次バリア２の気密性を評価す
るものである。−例として、この真空試験の結果得られ
た圧力上昇カーブを第９図の線図によって示す。第９図
の横軸は時間であり、縦軸は真空レベルである。図にみ
られるように、漏洩欠陥が生じ、気密性が悪いときは、
カーブ■のように大気圧に戻る時間が早くなる。逆にカ
ーブ■、■のように欠陥が少ない場合には大気圧に戻る
時間が遅くなることを知ることができる。なお、バルブ
１３ａはインタバリア区画（ＩＢＳ）８の領域を排気す
る場合に使用するバルブである。

真空試験の結果ＬＮＧタンクに欠陥があることが判明す
れば、赤外線撮像法を利用して欠陥個所を検知する。第
１Ｏ図は赤外線撮像法による欠陥検知方法を示す模式図
である。まず、ＬＮＧタンク１５内に図示しない手段に
より温風を送り、−次バリア３のメンブレンシートの温
度を一様に上昇させ、同時に防熱区間（Ｉｓ）７に送風
機１６を介して約０℃の窒素ガス（冷気）を張り込む。

このようにして十分に温度差がついた時点でバルブ１３
ａにより排気し、インタバリア区間（ＩＢＳ）８内をあ
る真空レベルまで圧力を低下すると、欠陥個所から冷気
が吹き出し、その個所のメンブレンシートが局部的に冷
却される。この冷却個所は二次バリア２の漏洩個所を示
唆するから、ＬＮＧタンク１５内に持ち込んだ赤外線カ
メラ１７で検知し、メンブレンシートの一部又は全部の
領域を画像制御装置１８の画面にデイスプレィすること
により局部冷却個所の分布が撮像されるので欠陥場所を
検出できるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように従来はＬＮＧタンクの欠陥検出方法として
真空試験法と赤外線撮像法を併用することによって実施
していたが、このような従来の欠陥検知方法では、まず
、真空試験は二次バリアの気密性を総合的に判断するこ
とができるが、漏洩個所を特定することができないとい
う問題がある。

また、赤外線撮像法においても、広いタンク内をまんべ
んなく撮影し、その中から欠陥個所を探し出す作業は多
くの労力と時間を要し、効率的ではない。さらに、メン
ブレンシートのように反射値の強い材料は雑像が多く、
欠陥と雑像の判別が難しい場合があるという課題があっ
た。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、トレーサーガスによるガス濃度を検知する手段
により欠陥個所のより簡便な検知方法を提供することを
目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るＬＮＧタンクの欠陥検出方法は、ＬＮＧ
タンクのコンティンメント拳システムを二次バリアを境
界として構成する防熱区画とインターバリア区画の防熱
区画内に、所定の間隔で穴を有し、かつこの穴が格子点
に位置するような格子状サンプリング管を配管し、この
格子状サンプリング管の各サンプリング管を各個にバル
ブを介して一個のガス濃度計に接続し、インターバリア
区画にトレーサーガスを導入することにより被検体の二
次バリアを漏洩するトレーサーガスの濃度を各サンプリ
ング管毎に測定、これらのガス濃度の測定結果をデータ
処理して得られた綜合データから各格子点におけるガス
濃度を推定することにより被検体の漏洩個所を同定検知
するものである。

［作用］ この発明においては、被検体（二次バリア）をはさむ一
方の区域にトレーサーガスを流し、被検体から漏洩する
トレーサーガスを他方の区域に配置した格子状のサンプ
リング管から取り出し、ガス濃度計に導入して漏洩欠陥
を検出するようにしている。この場合、まず、各サンプ
リング管は格子点においてサンプリング穴を有しており
、−本のサンプリング管には複数個の格子点を形成する
ように複数個のサンプリング穴がおいているようになっ
ている。各サンプリング穴に設けたバルブを開いてサン
プリング管を吸気すれば複数個のサンプリング穴からサ
ンプリング穴周辺の気体を吸引することになる。このよ
うにして、もし被検体からトレーサーガスが漏洩してト
レーサーガスがサンプリング管の周辺に存在すれば、こ
のガスの濃度をガス濃度計で測定することができる。こ
の場合、１本のサンプリング管によって計測されるガス
濃度は複数個のサンプリング穴からサンプリングされた
平均的なガス濃度である。しかし、このようにしてすべ
ての格子状に配管されたサンプリング管からのガス濃度
を計測してやれば１個所の格子点においては、縦・横の
異ったサンプリング管から２回のガス濃度を計測したこ
とになり、ある格子点でのガス濃度は交差する２本のサ
ンプリング管から得られるガス濃度によって、欠陥位置
がガス濃度の大きい格子点付近であると推定することが
できる。すなわち、格子状のサンプリング管とそれによ
って形成される格子点を番号付けすることによって、漏
洩場所の位置と漏洩量を同定することが可能となる。

［実施例］ 第１図はこの発明による欠陥検知方法に使用するＬＮＧ
タンクのトレーサーガスによる漏洩試験設備の模式断面
図である。第１図の（ａ）はＬＮＧタンクとそれに付帯
する漏洩試験設備を示し、第１図の（ｂ）は（ａ）に示
したＢ部の詳細図である。

図において、第６図の従来例と同−又は相当部分には同
一符号を用い説明は省略する。

まず、第１図の（ａ）において、インターバリア区画（
ＩＢＳ）８にはバルブ１３ｂを介してトレーサーガス２
０が導入されるようになっている。第１図の（ａ）に示
したＢの部分は、第１図の（ｂ）にその詳細を示したよ
うに、マスチック５の形成する空間を大きくし、その領
域（Ｉ　Ｓ７の一部）に直交スる２つのサンプリング管
２１及び２１ａを直交させて格子状サンプリング管を配
管している。第１図の（ｂ）にみられるように、格子状
サンプリング管２１　、２１ａは二次バリア２と内殻１
との間の区画すなわち内殻側に配管した場合を示したが
、防熱層７を形成するポリウレタンフォーム（Ｒ−ＰＵ
Ｆ）２２中に埋設させて配管してもよい。なお、ｌＢ５
８の区画はバルブｆｌｂを介してトレーサーガスが導入
されるようになっており、ＩＳ７の防熱区画はバルブ１
３を介して真空ポンプ１２に接続されこの区画を排気で
きるようになっている。また、サンプリング管２１．２
１ａの片端はバルブ１３を介してガス濃度計２３（第２
図参照）に接続されている。

第２図は格子状サンプリング管の配管状態を示す配管構
成図である。第２図の（ａ）は配管とガス濃度計への接
続を示す模式図、第２図の（ｂ）は（ａ）に示した格子
点のＣ部詳細図、第２図の（ｃ）は同じくサンプリング
管の他端のＤ部詳細図である。図示のように格子状サン
プリング管２１．２１ａは第１図の（ａ）に示すＬＮＧ
タンクの各面（側面。

底面）の検査範囲内ごとにグルーピングして格子状に配
管される。前述したように各サンプリング管２１　、２
１ａはバルブ１３ｂを介してガス濃度計２３に付設する
排気系により吸引されてガス濃度の測定が行われる（測
定法は後述）。格子点Ｃ部は第２図の（ｂ）に示すよう
に相交差する状態でガスの取入口であるサンプリング穴
２４が設けられている。Ｄ部は第２図の（Ｃ）に示すよ
うにメクラ封止２５が形成されている。なお、サンプリ
ング管２１　、２１ａは欠陥の発生率が高い個所には格
子の間隔を狭くして配管する。また、第２図の（ａ）に
示すように、バルブ１３ｂには■　　、・・・、Ｖ　　
％Ｖ　　　・・・１−１　　　　１−ｎ　　　ｊ−１’ ■　　の番号付けを行い、それに対応するサンプＪ”ｎ リング管２１．２１ｍにもそれぞれＳ　　、・・”　　
５ｉ−ｎ’Ｓ　　　・・・Ｓ　　の番号づけを行ってお
く。

ｊ”ｌ　’　　　ｊ”ｎ つぎに、欠陥検知の測定手順を説明する。まず、１８７
の部分をバルブ１３を開いて真空ポンプ１２で排気して
真空にし、Ｉ　Ｂ部８にバルブ１３を開いてトレーサー
ガス（六フッ化硫黄）を封入する。こうすると、二次バ
リア２をはさんだ両側の区画に圧力差が生じるから、二
次バリア２に漏洩欠陥があるとトレーサーガスはこの欠
陥からサンプリング管２１　、２１ａの方へ漏洩する。

格子状サンプリング管２１．２１ａにはバルブ１３ｂが
設けられているので、このバルブを順次切替えることに
よって各サンプリング管２１，２１ａにトレーサーガス
が導入され、このガス濃度をガス濃度計２３で測定する
。実際の４−１定手順は、まず、■　　のバルブ１３ｂ
のみを開と−ｔ し、吸引（吸気）を行い、ガス濃度を計測する。

ガス濃度の計測終了後、■　　のバルブを閉じ、ついで
Ｖ　　のバルブを開としガス濃度を計測する。バルブ１
３ｂはこのようにしてＶ　　〜■１”１ｌ−ｎ 及びＶ、　〜■、　まで開閉をくり返し、順次Ｊ−１、
＋−ｎ Ｓ　　−８及びＳ、　〜Ｓ、　のサンプリン１−１　　
１＝ｎ　　　　Ｊ−Ｉ　　　Ｊ＝ｎグ管２１．２１ａの
ガス濃度を計測する。さらに、このような操作による計
ｎ１を複数回実施するようになっている。第３図に示す
ように、二次バリア２から漏洩したトレーサーガスの領
域Ｅ部に近いサンブリング穴２４からトレーサーガスは
サンプリング管２１によって吸引されガス濃度計２３へ
導入され、次に示す測定法により濃度測定が行われる。

トレーサーガスには六フッ化硫黄、ヘリウムガス、ハロ
ゲン系ガス等があり、これらのガスの種類に応じてガス
濃度計のタイプが選択される。第４図は一例として、六
フッ化硫黄を用い、このトレーサーガスにレーザーを照
射し、このレーザーの吸収の度合いによってガス濃度を
測定する方法を示す模式説明図である。第４図において
、サンプル吸引管３１は第１図〜第３図に示したサンプ
リング管２１．２１ａと連結されており、この吸引管３
１は吸収セル３２のエアー取入口に結合されている。吸
収セル３２は両端を赤外域の波長をもつ光に対して透明
な物質で作られ、一定のセル長（例えば３０ｃｍ）を有
する密閉容器であり、且つエアーの取入口と排出口とを
備えている。この実施例においては、吸収セル３１のエ
アー取入口はサンプル吸引管３１と結合され、そのエア
ー排出口は管３３により吸引排気装置３４に結合される
。サンプリング管２１　、２１ａが漏洩個所を通るよう
に配管されているときは、ＳＦ６の混入エアーが導入さ
れることになる。このＳＦ６混入エアーを検出するため
に炭酸ガスレーザのＰ　（１Ｂ）線レーザ光を吸収セル
３２に照射している。３５は炭酸ガス（以下Ｃ０２とい
う）レーザであり、波長が１Ｏ１６−のレーザ光（以下
Ｐ　（１Ｂ）線レーザ光という）を発生する。３６はヘ
リウム・ネオン（以下Ｈｅ−Ｎｅという）レーザであり
、赤色光を発生するので、Ｃ０２レーザの光路をチエツ
クするための標識用レーザとして用いられる。

３７はスペクトルアナライザであり、Ｃ０２レーザ３５
及びＨｅ−Ｎｅレーザ３６から発生される光の波長を測
定する測定器である。３８は光検出器であり、波長１Ｏ
０６−近傍の光を検出し、電気信号に変換して出力する
。３９は増幅器であり、光検出器３８からの入力信号を
増幅して、表示器４０及び漏洩判別器４１へ出力する。

４０は増幅器３９の出力を表示するための表示器、４２
は光反射用のミラー、４３は入射光の一部を反射させ、
一部を透過させるハーフミラ、３３は吸収セルの排出口
と吸引排気装置とを連結する管、４１は増幅器１１の出
力信号の変化より漏洩を判別する漏洩判別器である。

第４図のガス濃度計において、サンプル吸引管３１から
トレーサーガスＳＦ６が吸引セル３２に導入されると、
Ｐ　（１Ｂ）線レーザ光の透過光量がＳＦ６による吸収
によって減小するから、その減小量からＳＦ６ガス濃度
が計測される。なお、同様なガス濃度計としては、ハロ
ゲン系ガスを用いるハロゲンリークデテクタ、ヘリウム
を用いる質量分析タイプのヘリウムリークデテクタがあ
るが、いずれも周知のガス濃度計として使用可能であり
、本発明の検知方法に用いて好適なものであるが、その
説明は省略する。

第５図は格子状サンプリング管を用いたガス濃度の分布
を示す実測例を示す線図である。サンプリング管５−Ｓ
Ｓ、　　〜Ｓ、　の形成１＝１　　　　　１＝ｎ　　ゝ
　　　３−１　　　　　３−ｎする格子点をＰ１□〜Ｐ
ｎｎで示している。１本のサンプリング管（例えばＳ　
　等）から得られたガス濃度は、複数個の格子点に設け
たサンプリング穴からサンプリングされたガス濃度の平
均値であるから、各格子点におけるガス濃度は交差する
２本のサンプリング管から得られたガス濃度によって推
定できる。例えば、Ｐｌ、点のガス濃度は、Ｓ　　のサ
ンプリング管から得られたガス濃度Ｄ　　とＳ　　のサ
ンプリング管から得られたガ１−１　　　ｊ−１ ス濃度Ｄ２　を乗算することによって推定する。

第５図のデータからガス濃度を同様にしてすべての領域
で推定すると例えば第６図の線図に示すようなガス濃度
の分布図が得られる。図において、横軸はｉ方向の格子
点の位置、縦軸はｊ方向の格子点の位置である。このよ
うにして二次バリア２の漏洩欠陥個所（検査面の左上角
部分）を同定・検知することが可能となる。

表示器４０の表示法として、第５図、第６図に示した表
示例の外により高度なデータ処理による表示法がある。

第７図はコンピューターによってトレーサーガスの濃度
及び分布を立体的に画像化した測定例を示す線図である
。ｉ−ｊ面が検査面を示し、Ｚ方向に漏洩の程度を示す
三次元表示したものである。この検知方法では、ガス濃
度の計測値はリアルタイムで図示しないコンピューター
に入力する。検査を実施した面は、１個の格子点を含ん
だ単位検査区画に分割する。単位検査区画の漏洩の程度
は、交差する２本のサンプリング管から得られたガス濃
度によって推定する。例えば、第７図においてｉ＝１　
、　ｊ−１の単位検査区画の漏洩の程度は、１−１のサ
ンプリング管から得られたガス濃度Ｄ　　と、ｊ−１の
サンプリング管から得られたガス濃度Ｄ　　を乗算する
ことによって推定する。これを順次単位検査区画ごとに
繰り返し、検査面全体の漏洩の程度を表示する。この結
果から、各検査面において２方向の棒グラフの最も高い
ｉ−ｊ座標位置が漏洩個所であることを検知することが
できる。

上記実施例で説明したように、この発明ではサンプリン
グ管を格子状に配管し、その格子点にサンプリング穴を
設けてトレーサーガスを採取するようにしているので、
１個所に穴をあけた単独のサンプリング管でガスのサン
プリングを行う方法に比較するとサンプリング管の数を
少なくすることができる。例えば、１００個所のガス濃
度を測定したい場合、単独配管の方法ではサンプリング
管が１００本必要であるのに対し、この発明による格子
状配管の方法ではサンプリング管は２０本で行うことが
でき、検査コストの低減が可能となる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、漏洩による欠陥を検査
しようとするＬＮＧタンクの二次バリアの片側区画内に
格子点にサンプリング穴を設けた格子状サンプリング管
を配管し、他側区画から漏洩するトレーサーガスをサン
プリング管に接続するガス濃度計によって検知するので
、二次バリアの漏洩個所を適正に判断することができる
ようになった。このため、二次バリアの補修すべき個所
が明らかとなるので、補修のための−・次バリア（メン
ブレン）の切断領域を最小範囲に止めることができ、補
修工程の低減に対する寄与が大きい。

また、サンプリング管を格子状に配管したため、単独の
サンプリング管で検知する方法に比してサンプリング管
の数を少なくすることができるので、検査コストを低減
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による欠陥検知方法に使用するトレー
サーガスによる漏洩試験設備の模式断面図、第２図はこ
の発明の格子状サンプリング管の配管構成図、第３図は
この発明のサンプリング管によるガス濃度の測定法を説
明する模式図、第４図はこの発明のトレーサーガスの検
知を行う六フッ化硫黄のＣＯ２レーザ光の吸収によるガ
ス濃度計を示す模式図、第５図はこの発明の格子状サン
プリング管を用いたガス濃度の分布を示す実測例を示す
線図、第６図は第５図の検査結果から推定した検査面の
ガス濃度分布を示す線図、第７図はリアルタイム測定で
トレーサーガスの濃度及び分布を立体的に画像表示した
実測例の線図、第８図は従来のＬＮＧタンクの真空試験
設備を示す模式断面図、第９図は従来の真空試験の結果
として得られた圧力上昇カーブを示す線図、第１Ｏ図は
従来の赤外線撮像法による試験設備を示す模式図である
。 図において、１は船体の内殻、２は二次バリア、３は一
次バリア（メンブレン）　４は裏金板、５はマスチック
、６は裏金板、７はＩｓ（防熱区画）、８はＩＢＳ　（
インターバリア区画）、９はアンカーストリップ、ｌＯ
はＬＮＧ、１１はスリット、１２は真空ポンプ、１３．
１３ａ、　１３ｂはバルブ、２１．２１ａはサンプリン
グ管、２３はガス濃度計、２４はサンプリング穴、２５
はメクラ封止、３１はサンプル吸引管、３２は吸収セル
、３３は管、３４は吸収排気装置、３５はＣＯｉレーザ
ー、３６はＨｅ−Ｎｅレーザー、３７はスペクトルアナ
ライザ、３８は光検出器、３９は増幅器、４０は表示器
、４１は漏洩判別器、４２はミラー４３はハーフミラ−
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被検体の二次バリアを境界として構成した防熱区画及び
   インターバリア区画からなるメンブレン方式ＬＮＧタン
   クのコンテイメント・システムの上記防熱区画内に、所
   定の間隔の穴を有しこの穴が格子点に位置するように形
   成した格子状サンプリング管を配設し、 この格子状サンプリング管の各サンプリング管を各個に
   バルブを介して一個のガス濃度計に接続し、 上記インターバリア区画にトレーサーガスを導入して上
   記被検体を漏洩する上記トレーサーガスの濃度を上記各
   サンプリング管毎に上記ガス濃度計により測定し、 上記各サンプリング管から得られたガス濃度の測定結果
   に基づいて処理機構により綜合データを作製し、 この綜合データから各格子点におけるガス濃度を推定す
   ることにより上記被検体の漏洩個所を同定・検知するこ
   とを特徴とするＬＮＧタンクの欠陥検知方法。