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海洋工学におけるアルミニウム合金の応用と開発

- 洋上ヘリコプタープラットフォームの応用

海洋石油掘削プラットフォームの主な構造材料には鋼材が使用されています。鋼材は海洋環境に長期間さらされるため、高い強度を有するものの、腐食や耐用年数の短さといった様々な問題に直面しています。ヘリデッキは、海洋石油・ガス資源開発におけるインフラの重要な一部です。ヘリコプターの離着陸に使用され、陸地との連絡を維持するための重要なリンクです。その大きな容積のため、重量、構造剛性など、様々な要件を満たす必要があります。アルミニウム製のヘリコプターデッキモジュールは、軽量で優れた強度と剛性を備えているため、広く使用されています。

アルミ合金製ヘリコプタープラットフォームは、アルミ合金プロファイルを接合して作られた底部フレームと、底部フレームに固定されたデッキブロックで構成されています。プロファイルの断面は「工」の字に似ており、上下の底部プレートの間には補強されたプレートキャビティが配置されています。アルミ合金プロファイルの機械原理と曲げ強度を活用することで、性能要件を満たし、自重を軽減します。さらに、海洋環境において、アルミ合金製ヘリコプタープラットフォームはメンテナンスが容易で、耐食性に優れています。プロファイル接合方式を採用することで溶接を回避し、溶接熱影響部をなくすことで、耐用年数を延ばし、故障を回避します。

-LNG（液化天然ガス）貨物船への適用

海洋石油・ガス資源の継続的な開発に伴い、世界の主要な天然ガス供給地域と需要地域は互いに遠く離れており、多くの場合、海によって隔てられています。そのため、現在、液化天然ガス（LNG）の主な輸送手段は海上輸送です。LNG船の貯蔵タンクの設計には、優れた低温性能と一定の強度と靭性を備えた金属が求められます。アルミニウム合金材料は低温での強度が室温よりも高く、軽量で海洋環境における耐腐食性に優れているため、低温での使用に最適な材料です。

5083アルミニウム合金は、LNG船やLNG貯蔵タンクの製造にも広く使用されています。特に、LNG最大の輸入国である日本は、1950年代から1960年代にかけて、一連のLNG貯蔵タンクや輸送船を建造しました。その中には、主壁構造がすべて5083アルミニウム合金で作られたLNG貯蔵タンクがあります。アルミニウム合金は軽量で耐腐食性に優れているため、タンク上部構造の重要な材料です。現在、LNG船貯蔵タンク用の低温アルミニウム材を製造できる企業は世界でもわずかです。日本が開発した5083アルミニウム合金160mm極厚板は、優れた低温靭性と耐疲労性を備えています。

-海上埠頭への応用

通路、浮橋、通路などの海洋ドック設備は 6005A または 6060 アルミニウム合金で溶接されており、浮ドックは 5754 アルミニウム合金で溶接された防水タンク本体で作られており、構造物や浮ドックは塗装や化学処理を必要としません。

-アルミニウム合金ドリルパイプ

アルミニウム合金ドリルパイプは、密度が低く、重量が軽く、比強度が高く、回転トルクが小さく、耐衝撃性が強く、耐食性が良好で、穴壁との摩擦抵抗が小さいなどの特性があります。一定の掘削能力がある場合、アルミニウム合金ドリルパイプを使用することで、鋼製ドリルパイプでは到達できない井戸深度に到達できます。現在、アルミニウム合金ドリルパイプは石油探査に効果的に使用されています。1960年代以来、アルミニウム合金ドリルパイプはソ連で広く使用されています。ソ連では、アルミニウム合金ドリルパイプは総掘削距離の70％から75％を掘削するために使用されていました。海洋掘削プラットフォームでは、アルミニウム合金の耐食性の利点と相まって、高性能アルミニウム合金ドリルパイプは海洋工学に大きな応用の見通しがあります。