巨大船にはアイアンマンの「アーマー」も搭載？造船業における「秘密兵器」

知っていましたか？液化天然ガス（LNG）を輸送する巨大船の背後には、インバーと呼ばれる魔法の素材が眠っています。まるでアイアンマンの鎧のように、LNG船の安全な航行を護衛する驚異的な能力を備えています。

インバー鋼について

インバー鋼は鉄とニッケルを主成分とするニッケル鋼合金で、ニッケル含有量は約 36% です。インバー鋼は、普通の鋼と異なり、熱膨張係数が極めて小さいのが最大の特徴です。つまり、温度が大きく変化しても、インバー鋼の寸法はほぼ一定のままです。

この魔法のような特性はニッケルの添加によって生まれます。ニッケル原子の電子構造は鉄原子の電子構造と異なるため、インバー鋼の結晶構造はより安定し、温度変化に対する感受性が大幅に低下します。

インバー鋼とLNG船

液化天然ガス（LNG）はクリーンかつ効率的なエネルギー源であり、世界中でのその輸送と貯蔵はLNG船から切り離すことはできません。しかし、LNG の輸送と保管には、材料に対する極めて高い要求が課せられます。

低温環境：LNGの貯蔵温度は-163℃程度に維持する必要があるため、船舶のタンクの材質は極低温に耐えられるものでなければなりません。

寸法安定性: 低温環境では、熱膨張や収縮による変形や漏れを防ぐために、タンクの寸法が安定している必要があります。

耐腐食性: 長期にわたる安全な使用を保証するために、タンクの材質は海水や空気による腐食に耐える必要があります。

インバー鋼は優れた性能を備え、LNG 船の厳しい材料要件を完全に満たします。 LNG船の製造において、インバー鋼は主に液化天然ガスを貯蔵するための中核部分である液体貨物タンク格納システムの構築に使用されます。インバー鋼はLNG船製造における「秘密兵器」ともいえるものであり、LNGの安全な輸送と貯蔵に大きく貢献しています。

興味深い話

インバー鋼の発見は偶然の出来事でした。 1896 年、スイスの物理学者シャルル・エドゥアール・ギヨームはニッケル鋼合金を研究していたときに、奇妙な現象に遭遇しました。合金は室温に近い温度では温度変化に対してほとんど膨張も収縮もしないという現象です。この発見はギヨームを大いに驚かせ、彼はその材料を「不変」を意味する「アンバー」と名付けました。彼はニッケル鋼合金の異常性の発見を通じて物理学における精密測定に貢献したことで、1920年にノーベル物理学賞を受賞した。

インバー鋼分野における我が国の主な成果

中国は長年の努力の末、インバー鋼の独自開発に成功し、短期間でこの特殊材料の工業的試作を実現しました。これにより、フランスの長年にわたるインバー鋼生産技術の独占が打ち破られた。中国が開発したインバー鋼は、マイナス196度の極低温環境下でも安定した性能を維持でき、LNGタンカーなどハイエンド製造分野のニーズを満たしている。

インバー鋼は、熱膨張係数が極めて低く、溶接技術に対する要件が極めて高いため、歴史上最も溶接が難しい材料の 1 つとして知られています。私の国には、インバー鋼の溶接技術を習得した専門家が養成されています。当初はそのような人材が非常に不足していましたが、時の経過と技術の普及に伴い、溶接技術は徐々に向上し、中国の造船業、特にLNG船の建造に重要な技術サポートを提供しています。

今後の展望

科学技術の進歩に伴い、インバー鋼の応用分野は今後も拡大し続けるでしょう。例えば、航空宇宙、原子力産業などの分野でも、インバー鋼は大きな応用可能性を示しています。将来、インバー鋼は人類にさらなる驚きと奇跡をもたらすと信じています。

出典：重慶ラジオ科学普及体験センター

監査専門家：張 奇宜

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