(朝日新聞の記事より)
植木のケアなどの庭仕事をしていると針金を切断する必要に迫られることがしばしば有ります。物置から電動鋸か電動グラインダーを引き出して使えば簡単に切断できるのですが、庭まで家の中の電源から延長コードを繋ぐのが面倒ですので、何時も手で切断することにしております。手で針金を繰り返し折り曲げていくと亀裂が入り簡単に切断することが出来ます。 これは誰でも知っている生活の知恵で、金属の疲労現象を応用しているわけです。このような疲労現象は金属だけでなくプラスチックスやゴムなどにも見られますし、実は人間にも見られるようです。人間も１度のストレスには対処できても、ストレスが繰り返されると疲弊して病気になってしまうということがありますので、このような疲労現象は人間にも共通しているように思われます。
今日の午後、大阪府吹田市の遊園地「エキスポランド」で、ジェットコースター「風神雷神２」（全長1,050m、高さ40m、最高時速75キロ）の車体が外れ、3人が落下し、19歳の女性１人がフェンスで体を強打し死亡するという痛ましい事故が発生しました。車体を支えている車軸ユニットの中の車体と接合している車軸が折損したため、車軸ユニットごと脱落したのがその原因で、問題の折損が上述の金属の疲労現象によるものと考えられております。(上のモデル図参照)
折損した車軸は、鉄、ニッケル、クロムからなる合金材で、直径約5cm、長さ約40cmでナットの付け根部分でほぼ垂直に破断し、破断面の半分以上に縞模様が見られるとのことですので、この縞模様は疲労破壊によく見られるビーチマーク(シェルマーク)と思われます。ビーチマークの典型的な実例はこのように線状の凹凸が波状に広がっております。この車軸は開業以来、15年間に渡って使い続けられているとのことですので、何らかの原因によりこの車軸に疲労が加わってビーチマークが徐々に進展して固有強度が車体を支持するに必要な強度以下に低下した時点で一気に破断したものと思われます。
金属疲労は、繰り返し荷重が加わることで起きることが知られており、貨物船が航行中に突然船体が破断して沈没したり、 航空機が飛行中に突然空中分解して墜落したりしたのも金属疲労が原因でした。1985年に御巣鷹の尾根に墜落して520名が亡くなられた日本航空123便の墜落事故も圧力隔壁が金属疲労により破損したのが原因と推定されております。 19世紀の中頃、欧州で馬車や蒸気機関車の車軸が使用中に突然に破壊したことから、その原因を究明する過程で金属疲労が確認され、構造設計技術者にとって重要な関心事となりました。
しかし、金属疲労を軽減することは出来ても根本的に防止することは不可能で、定期的に交換するか、あるいは定期的な検査において部材の微小な割れ目を検出したら新しい部材に交換する手法を用いるのが実態です。この検出は目視、打音などの人力、超音波検査や浸透探傷検査、X線写真などの非破壊検査を用い、検出限界と設計の余裕から検査の頻度を規定しております。従って今回事故を起したジェットコースターも、繰り返し荷重が加わることから金属疲労発生が想定されますので、当然このような定期的交換、検査の実施などが行なわれていなければならないはずです。
しかし、破断した車軸は開業以来15年間一度も交換されておりませんでした。また、法令で定められている１年毎の車軸の検査も昨年2月を最後に１年以上行われておりませんでした。更には、折れた車軸部分は外部から確認できないため、解体による点検が必要なのに今年２月の点検では、新アトラクション建設のため点検作業の場を確保できないとの理由で、解体は行なわれておりませんでした。これでは、起こるべくして起こったと言わざる得ないと思います。明らかな人災と私は断じます。
