巻頭言

「ライフラインをささえる技術 （その２：船舶編） 」特集号刊行にあたって 　 寺田　幸博

海外と日本を出入りする貨物の９割以上は港湾でなされている。このための手段は，当然船舶に依存することになる。一方で，人の出入りについては航空機にその役割を譲って久しいが，豪華客船やスポーツとしてのヨットの分野では，目的は大きく異なっても人を運ぶというベースの部分でその役割が脈々と生きている。今回の船舶特集号は，大量輸送手段における船舶の役割から始め，そのツールとしての貢献から転じて船舶そのものの機能確立自身が目的化されているアメリカズカップ艇の設計の考え方に至るまで，幅広い分野の状況を知ることができるものである
　 海上輸送における対象物の花形は，原油からLNGにシフトしつつあるが，この両者が世界のエネルギー消費を支える２大燃料であることに変わりは無い。原油輸送におけるタンカーの役割は今更述べるまでもないが，20世紀後半の相次ぐ大型化機運の中でその建造技術が培われて来た。これを成しえたのは溶接船の技術であり，非破壊検査技術は溶接部の健全性を支える技術として共に成長してきた歴史がある。特集記事にあるように，現在はその運行の経済性から VLCCと呼ばれる船型がその主流である。激烈な造船業界のコスト競争下においても，我が国の高い造船技術とコスト競争力が世界をリードする立場にあることはすばらしいことである。
　次世代エネルギーの主役になることが約束されているLNGについては，その海上輸送手段としてのLNG船と消費地で必要不可欠な受け入れ設備を浮体式で構築する技術の紹介を受けた。本文にあるように，これらのLNGの運搬・貯蔵容器には，耐低温脆性に優れる材料を使用することと，その溶接部に対して 100％の非破壊試験の適用が成されていることに着目いただきたい。LNG船建造技術に対して前駆的役割があったLPG船建造から，ここ数十年にわたって大量の非破壊検査技術が適用されてきた。また，その更なる自動化と検査技術の高度化が引き続きの課題である。今回のLNG関係の２編は，その課題への取り組みにおける設計・製造に関する基礎知識について，簡潔にしてポイントを得た解説となっている。
　さて，豪華客船はその美しい船体を見れば感動を受けるとともに，船名を聞くだけでロマンを感ずる。これによるクルージングは，社会の成熟とともに多くの人々の支持を得て，その乗船者数が大きく成長している。本解説では，乗船しなければ知ることが出来ない豪華客船の実例を建造者の立場から紹介があった。長い航海において乗客を楽しませる，あるいは退屈させないための多くの設備が装備されている。豪華な調度品も船内に醸し出される華やいだ雰囲気も，いずれも技術者が造り出したものである。「ものづくり」の重要性が注目されている昨今において，このような紹介記事がさらに多くの若い技術者の目に触れることが必要であり，本誌もその役割の一端を担うことができたのは喜ばしいことである。
　最後のアメリカズカップ艇に関する記事は，最先端の技術に挑む研究者・設計者は何を為すべきか，プロジェクト運営とは何かについて深い思慮と多くの示唆を感じ取ることができる。帆船の世界は奥が深く，この分野の研究者・技術者は，当誌（寺田；本誌，Vol.49，No.2）に紹介した江戸時代の帆船である菱垣廻船から，今回紹介を受けたアメリカズカップ艇に至るまでの帆で走る船の設計・製造・運行に複合的に関わっている。とりわけ，本解説の著者は，この帆船の分野で栄光ある激しいレースに打ち勝つことだけが唯一の目標とされるチームにおける技術陣の総帥としての役割を果たしてきた。その訴えるところにこの状況下で責任を持つ技術リーダーとしての苦悩と喜びを垣間見ることができ，最先端技術採否のリスク管理について説得力の高い内容となっている。
　時代の要請に応えてその機能を遺憾無く発揮する実用性の高い船舶とその関連設備から，人間の感性に訴えかける豪華客船やヨットの世界が技術者の視点をもって紹介された。いずれも，海上に浮かぶ浮体に様々な立場で機能性を持たせたものである。これまでそうであったように，この船舶をめぐる周辺で多くの技術革新がなされ，この中で非破壊検査技術も不可欠の技術として共に発展することを期待するところである。

＊高知工業高等専門学校（783-8508　南国市物部乙200 -1）建設システム工学科教授　1972年大阪大学基礎工学部物性物理卒，
　同年日立造船（株）技術研究所に入社，非破壊検査工学に関する研究開発に従事。最近はＧＰＳ津波計の開発に注力。2006年から現職。工学博士。

 

解説　ライフラインをささえる技術（その２：船舶編）超大型原油タンカ−の構造と検査

超大型原油タンカ−の構造と検査
　　　平澤　宏章　ユニバーサル造船（株）

Structure and Inspection of Ultra Large Crude Oil Carriers
Hiroaki HIRASAWA　Universal Shipbuilding Corporation
キーワード　非破壊検査，船舶，品質保証，腐食，溶接

 

1.　はじめに
　原油を産油地から消費地に運ぶ主な手段としてはパイプラインと海上輸送があるが，消費地が産油地から遠い場合は，経済的な方法である海上輸送が行われている。原油を海上輸送する際に用いる船は一般にタンカーと呼ばれ，現在最も多く建造されている船種の一つである。タンカーは大きさによって以下に示す呼称で呼ばれている。

・ULCC／VLCC
超大型原油タンカーの略称で，ULCCはUltra Large Crude oil Carrier，VLCCはVery Large Crude oil Carrierの頭文字である。一般的に載貨重量20万トンから30万トンまでのタンカーをVLCC，それ以上のものをULCCと呼んでいるが，30万トンの境界値に特別な意味は無く，現在では30万トン強までVLCCと呼んでいる。1970年代においては，世界的な原油需要の増大及び造船技術の進歩により大型化が進み，50万トンクラスのULCCが建造されたが，現在では原油の国際取引単位である100万バレルの２倍に相当する200万バレルの原油を積載できる載貨重量20万トンから30万トン強のVLCCが主流となっている。

・スエズマックスタンカー
スエズ運河を満載で通航出来る最大船型のタンカーをいう。原油の国際取引単位である100万バレルの原油を積載できる船型で，載貨重量は14万トンから15万トン程度となっている。

・アフラマックスタンカー
｢AFRA｣とはAverage Freight Rate Assessmentの頭文 字で，ロンドン・タンカー・ブローカー委員会が作成している原油タンカーのサイズ別運賃指数である。このうち｢AFRA｣では，載貨重量が８万トンを超えると運賃レートがかなり下がるので，そのレートを最大限に享受できるように載貨重量を上限ぎりぎりの79,999トンとしたタンカーを呼称したことに由来する。しかし現在では，載貨重量８万トンから12万トン程度のタンカーをひろくアフラマックスタンカーと呼んでいる。

・パナマックスタンカー
パナマ運河を通航出来る最大船型のタンカーをいう。載貨重量は６万トンから７万トンでタンク容積は概ね50万バレルとなる。 　ここでは，一回に最も多くの原油を運ぶことができ，原油の海上輸送で重要な役割を担っている超大型原油タンカーであるVLCCの機能及び主要目，構造及び強度の特徴，検査について紹介する。

 

 

LNG船の構造と非破壊検査
　　　孝岡　祐吉　（株）川崎造船

Structure and Nondestructive Testing of LNG Carriers
Yukichi TAKAOKA　Kawasaki Shipbuilding Corporation
　キーワード　LNG，モス型LNG船，タンク方式，自動超音波探傷装置,パルス反射式UT法，TOFD法

1.　はじめに
　天然ガスはメタンを主成分とする炭化水素の化石燃料で，発熱量が高く，燃焼排ガスに煤煙や灰塵はなく，硫黄・窒素酸化物は少ないことから，安全性の高いクリーンエネルギーといわれる。また，地球上に広く分散して，豊富な埋蔵量があり，基幹燃料に極めて適している。天然ガスを一気圧下で常温から−162℃ まで冷却液化したものがLNG（Liquefied Natural Gas:液化天然ガス）で，元の容積の約 1/600に凝縮されるため，輸送，貯蔵の効率が上がり，船積み輸送に好適である。
　わが国は現在約6,000万トン／年のLNGを多くの国々から輸入している，世界第一位のLNG輸入国である。LNGの海上輸送は1959年，米国のメタンパイオニア号によって開始されて以来，様々なLNG船タンク方式が開発，実用化されてきた１）。 　本稿では著者の所属する造船会社で建造しているモス（MOSS）型球形タンクを貨物倉内に搭載したLNG船（以下，モス型LNG船）を取り上げ，その安全設計思想についてふれ，その後，LNGタンクの製造時の非破壊検査手法についてトピックスを取り上げて紹介する。

 

浮体式ＬＮＧ貯蔵設備の概要と検査
　　　青木　栄治　（株）アイ･エイチ･アイ　マリンユナイテッド

Outline and Inspection of Floating LNG Storage Systems
Eiji AOKI　IHI Marine United
キーワード　海洋構造物，LNG，貯蔵タンク，浮体，非破壊検査

1.　はじめに
　天然ガス需要が世界的規模で急拡大している。地球環境問題に優しいクリーンエネルギーとしての需要拡大，日本・韓国など従来のLNG主要消費国に加えて中国・インドなどの新需要，欧州・米国におけるエネルギー不足への対応などが拡大に寄与している。中でもLNGの需要は急速な拡大を見せており，従来パイプラインが主であった欧州・ 米国でのLNG導入計画やロシアからのLNGによる供給拡大計画など，大幅なLNG需要の増大が予測されている。
　供給側は中東，豪州，東南アジアおよび近年開発が加速されている西アフリカ，ロシアなどの大型プロジェクトに加え，陸からの遠隔地点や比較的中小規模のガス田の開発なども注目されてきている。 　米国においては，大幅な需要の増大に加え住民による建設反対運動の高まりの中で，洋上LNG設備の実現が強く望まれており，浮体式LNG貯蔵設備はひとつの解決策として注目されている。また，中小規模ガス田や遠隔地ガス田においては浮体式設備の利点が経済的解決策を与える可能性が注目されている。 　浮体式設備においては，LNG船などと異なり設置された海域での連続稼動が要求されドックに入渠して保守点検をすることが困難なため，貯蔵タンク設備の信頼性はより重要な課題のひとつである。本稿では浮体式LNG設備の概要を示すと共にLNG貯蔵タンクの信頼性にかかわる非破壊検査について概説する。

 

 

超豪華客船の建造技術
　　　斧口　淑郎　三菱重工（株）長崎造船所

Construction Technology of Luxurious Passenger Ships
Yoshiro ONOGUCHI　Mitsubishi Heavy Industries, LTD.
キーワード　非破壊検査，客船，騒音，振動，造船，クルーズ

1.　はじめに
　最近の大型客船はまさに動く小都市，狭い空間にあらゆる都市機能を備え，乗客を世界の景勝地などへ最適なシーズンに合わせて快適に案内していく手段となっている。移動する時間は船内で豪華な食事，一流のショーなどで乗客を飽きさせないサービスが提供されるクルーズは欧米諸国では一般的なレジャーとして定着し，近年着実にクルーズ人口も増加している。
　今までこれらの大型客船の多くが欧州造船所で建造されてきた。「ダイアモンドプリンセス」（図１）及び「サファイアプリンセス」は，大手海外クルーズ船社向けにわが国として初めて受注・建造し，2004年に完工した大型豪華客船である。本稿ではクルーズの最近の動向とこの２隻の概要を紹介すると共に設計・建造面の技術課題への取り組みについて紹介する。

 

 

アメリカズカップ艇の全体最適設計とリスクマネジメント
　　　宮田　秀明　東京大学大学院工学系研究科

Total Optimization and Risk Management for the Design of
an America s Cup Sailing Boat
Hideaki MIYATA　University of Tokyo
キーワード　アメリカズカップ，シミュレーション，ヨット，全体最適，光ファイバー， リスクマネジメント

1.　アメリカズカップ（AC）艇の設計
　船舶設計は，船のサイズが小さくなるほど難しくなる。ただ抵抗を減らして，何とか操縦性能を保たせればよい大型商船は，設計としては易しい。大型商船の難しさは経済性の追求と，速力に求められる高すぎるほどの精度からきている。 　1980年代の終わり頃から始めた，新型式の高速船SSTH，HC（スーパージェット）の開発では，船型設計において，抵抗・推進・操縦・運動の４要素は分離不可能だということを，経験することになった。例えば，双胴水中翼船であるスーパージェットに，少しでも針路不安定が出れば，船は複雑な運動を引き起こし，船として成立しなくなる。この船の船型にとっては，造波抵抗より，針路安定性の方が高い重要度をもっている。 　最も難しい設計の一つの例は，モーターボート競走艇である。総重量180 kgぐらいで40ノットを越し，とんでもないフルード数になる。この艇のウォータージェット化プロジェクトの中で，船型開発を半年間で仕上げたとき，単純なモーメント計算以外は，全て勘に頼るより仕方なかった。この艇にはキールステップという新設計を導入し，これがキーとなってウォータージェット化しても走れるようになったのだが，このアイディアは，直観からしか出よう がなかった。数理手法も実験もほとんど役に立たないのである。。

 

 

連載

我が国における超音波探傷の歴史 [?] 　　松山　宏　名誉会員（前湘菱電子（株）・元三菱電機（株））

The Histoy of Ultrasonic Testing in Japan[?]
Hiroshi MATSUYAMA　Honorary Member (Formerly Shoryo Electronics Co./Mitsubishi Electric Co.)
キーワード　非破壊検査， 超音波探傷検査，パルス法，反射法，超音波探傷装置，超音波厚さ計

4.　我が国における超音波探傷技術の発展期　 　　その２（1962〜1971年）（続き）
　1964年，我が国では，造船業を中心とした厚板及び船体溶接部の超音波探傷で増大する探傷器の市場に，西ドイツからポータブル型の探傷器が多数輸入されるようになり，超音波探傷の現場での普及が早まった。そうして，『クラウト・クレーマー社製のUSK – 4形探傷器について』と題して，同探傷器のユーザから報告された。その性能は，残念ながら我が国の探傷器よりかなり優れたものであった。 　この年の11月には，クラウト・クレーマー社製USM -1とスペリー・プロダクト社製のURC -1との間で，感度及び距離分解能に関する比較が行われたが，我が国の探傷器は比較の対象とならず寂しい思いでその比較を見守った。 　我が国の探傷器と西ドイツ製探傷器の性能の差は歴然であったので，多くのユーザは西ドイツ製探傷器を採用した。 　探触子関係では，東京計器から『可変角探触子』及び『回転探触子を用いた板波探傷』と題する板波を用いた薄板の探傷に関する実験結果が報告された。また，『探触子のダンパ（背面材）の設計法』と題して探触子の距離分解能を向上させるためのダンパ設計法が報告された。 　また，この年，日本高圧力技術協会が，火力発電所や化学プラント用高圧力容器に使用する鋼板の超音波探傷試 験に適用する「圧力容器用鋼板の超音波探傷検査基準」を制 定した。

 

 

論文

時間 ─ 周波数解析を用いたTOFD法による欠陥高さ測定の高度化　
　　 　黒川　　悠/水谷　義弘/井上　裕嗣

Upgrading of TOFD Crack Height Sizing Method by Time ─Frequency Analysis
Yu KUROKAWA＊, Yoshihiro MIZUTANI＊ and Hirotsugu INOUE*
Abstract Ultrasonic flaw sizing is an important issue for predicting the remaining life of industrial plants.
The Time-of-Flight Diffraction (TOFD) method is recognized as one of the most accurate flaw height sizing methods,
however, it is not applicable to thick austenitic steels due to the high-attenuation of crack tip diffraction echo used for
flaw sizing. In this study, applicability of time-frequency analysis of Short Time Fourier Transform (STFT) and Continuous
Wavelet Transform (CWT) to the TOFD method was examined. We first conducted a basic test using a stainless steel specimen with
an artificial penetration slit. We found that the frequency components of three signals used for the sizing (lateral wave,
diffraction echo and back surface echo) were different. This feature can be effectively used for signal type classification
for observed signals. Next, we proposed a new flaw sizing method using a specific frequency component extracted by STFT or CWT.
We confirmed that the sizing accuracy of the proposed method is similar to the traditional method using raw data.
Finally, a weld joint stainless steel specimen with stress corrosion cracking was prepared for the feasibility study.
The crack tip diffraction echo can be separated from other types of signals using the proposed method and the SN ratio of detected signal was increased by this method.
Key Words　Ultrasonic, Non-destructive testing, TOFD method, Time-frequency analysis, Short-time Fourier

1.　緒言
　昨今，原子力発電設備の炉心シュラウドや再循環系配管で，応力腐食割れ（SCC）に強いとされている材料においてもSCCが発生し，問題となっている。これまで日本の原子力発電設備では，欠陥が検出された場合には安全上の問題の有無にかかわらず設計・製造基準に基づいて修理する必要があった。しかしながら，機器の構造健全性に全く影響を与えない欠陥を修理することは必ずしも得策とは言えない。このような観点から，供用中の原子力発電設備についての検査と欠陥評価の方法を規定した維持基準１）が制定され，2003年10月に施行された電気事業法によって適用されることとなった。維持基準では，検査において欠陥が検出された場合には，まず欠陥のモデル化を行い，それを元に基準で定められた評価不要欠陥寸法と比較し，場合によっては破壊力学的評価を行って機器の継続運転の可否を判定する。この欠陥のモデル化は検査で測定した欠陥寸法を元に行われるため，継続運転の可否を正しく判定するためには欠陥寸法，すなわち欠陥高さや欠陥長さを正確に測定することが重要である。そこで本研究では特に欠陥高さの測定に着目し，測定の高度化に関する研究を行った。

＊原稿受付：平成17年12月２日
　　東京工業大学機械物理工学専攻（東京都目黒区大岡山2-12-1 I1-70）Department of Mechanical Sciences and Engineering, Tokyo Institute of Technology
　　東京工業大学機械制御システム専攻（東京都目黒区大岡山2-12-1 I1- 42）Department of Mechanical and Control Engineering, Tokyo Institute of Technology

 

資料

ICNDT及びECNDTに出席して
　　 　加藤　光昭　九州工業大学名誉教授

Report on Attendance at ICNDT and ECNDT
Mitsuaki KATOH　Kyushu Institute of Technology, Professor Emeritus
キーワード　ICNDT，ECNDT，ベルリン，資格と認証，講演発表，ポスターセッション

1.　はじめに
　ベルリンで2006年９月24日に開催された第31回ICNDT（International Committee for Non – Destructive Testing，国際非破壊試験会議）及び９月25〜29日に開催された第９回ECNDT（European Conference on NDT，欧州非破壊試験会議）に出席する機会を得たため，その概要を報告する。 2. 　ICNDT 　ICNDTの会場になったのは，ベルリンの南東に位置し，環状線のSonnenallee駅近くのEstrelホテルである。種々の催しも開催できる大小の部屋も持っており，Estrel Convention Centre（ECC）と称している。ホテルの外観を図１に示す。左側に見える旗は，ECNDTの旗である。 2.1　歴史　ICNDTは，非破壊試験の世界的な組織である。これは，欧州の諸国，米国，日本，中国，インド及びソ連のグループによって1955年に設立された。この主な目的は，全世界から科学者及び科学技術者を集めて，当時はまだ初期の段階であった非破壊試験の応用の発展を推進するために共通の経験を持ち寄ることができるようにすることであった。　やがて，ICNDTはその視野を広げ，その目的として次の内容を掲げた。