成果報告書詳細
管理番号20130000000092
タイトル平成22年度?平成23年度成果報告書 水素先端科学基礎研究事業 水素先端科学基礎研究 高圧水素プレクーラー用等高強度材料の特性評価
公開日2013/3/26
報告書年度2010 - 2011
委託先名岩谷産業株式会社
プロジェクト番号P06026
部署名新エネルギー部
和文要約本研究では、これまで本事業で得られた基礎研究成果及び高圧水素試験装置等を活用して、高圧水素プレクーラー等に使用可能な耐水素性の良い高強度材料に特化し、実用化が求められている材料の高圧水素雰囲気における材料特性評価を行った。
本研究は、独立行政法人産業技術総合研究所・水素材料先端科学研究センター水素材料強度特性研究チームと連携して実施した。

(1)高圧水素中動的材料特性データの取得、余寿命解析
・評価材料の候補として、ステンレス鋼として他分野で実績のある材料の中から、高圧水素プレクーラー等の水素インフラ機器に求められる性能要件を備え、高強度かつ耐水素性が見込まれるオーステナイト系高強度ステンレス鋼として、海外で使用実績のあるHP160およびHP160と同等の特性を有すると期待される国内材XM19を選定した。
・選定したHP160及びXM19について、引張試験、疲労き裂進展試験等の高圧水素中・大気中の比較試験を行い、耐水素性について比較評価を実施した。

(2)水素サイクル疲労試験による余寿命解析、破裂前漏洩(LBB)予測の事前検討
・HP160及びXM19の配管材について、水素ガスサイクル試験を実施し、LBB成立の確認及びき裂進展解析との比較を実施した。
・水素ガスサイクル試験の代替手法検討に資するデータを取得するため、水圧による圧力サイクル試験を実施した。
(3)溶接部の高圧水素影響評価の事前検討
・溶接施工を施したHP160およびXM19について、溶接部の強度を確認するため、引張試験を実施した。
・溶接部の耐久性を評価するため、溶接施工を施した配管状の試験体について、水素ガスサイクル試験を実施した。

(4)実用化に向けた規格・設計基準の適合性検討
・水素ステーション等に使用する高圧水素設備としての実用化に向けて、新規高強度材料を使用した設計・製作・検査等について、既存の規格・設計基準との適合性を評価し、実用化のための必要データについて整理した。
・本研究で得られたデータを元に、新規高強度材料の実用化に向けた規格・設計基準への適合性検討を実施した。
英文要約Title: Fundamental Research Project on Advanced Hydrogen Science. Evaluation on properties of high strength materials used for high pressure hydrogen gas pre-cooling equipments. (FY2010-2011) Final Report

In this research, the high tensile strength materials, to be useful and compatible for high pressure hydrogen, are focused and selected by the basic research results. Also the material compatible for high pressure hydrogen were tested by the evaluation equipments for using in high pressure hydrogen atmosphere.
This research was coordinated on the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST).

1. Analysis of durability, data of the material compatibilities and properties in high pressure hydrogen
As the candidate evaluated materials, HP160 which is actual performance has operated oversea countries, and XM19 which has been expected a material property as well as HP160, are selected from the materials has been already based on the actual performances for high strength stainless steels with high tensile performance and compatibilities for high pressure hydrogen.
HP160 and XM19 have been evaluated by tensile strength testing and fatigue crack growth rate testing in high pressure and air condition atmosphere.

2. Pre-review of predictions about LBB (Leak Before Break) and durability analysis by high pressure fatigue tests
Hydraulic pressure cycle testings have been achieved to discuss and collect alternative data for high pressure hydrogen cycle testings.

3. The pre-review of predictions about affected evaluation between welding and high pressure hydrogen
The welded HP160 as well as XM19 has been tested on tensile test to compare between the original strength and welding strength.
The high pressure hydrogen cycle testings has been evaluated for the durability of the welded test pieces from pipes to be compared between original and welded.

4. The suitability analysis of codes, standards and designs for commercial viability
Designed, manufactured and inspected Datas, for using the developed high strength material, have been evaluated and organized for the commercial hydrogen refueling stations by comparisons between traditional codes and standards.
The suitability analysis has been completed about codes, standards and designs for commercial of the developed high strength materials based on the datas on these research.
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