成果報告書詳細
管理番号20130000000455
タイトル平成22年度-平成24年度成果報告書 水素製造・輸送・貯蔵システム等技術開発 水素製造・輸送・貯蔵システム等に使用する金属材料開発、および国際標準化・規制見直しに資する評価試験法の開発、材料データの取得に係る研究開発
公開日2013/10/29
報告書年度2010 - 2012
委託先名新日鐵住金株式会社(旧新日本製鐵株式會社) 新日鐵住金株式会社(旧住友金属工業株式会社) 愛知製鋼株式会社  独立行政法人物質・材料研究機構
プロジェクト番号P08003
部署名新エネルギー部
和文要約平成22年度-平成24年度成果報告書 水素製造・輸送・貯蔵システム等技術開発 水素製造・輸送・貯蔵システム等に使用する金属材料開発、および国際標準化・規制見直しに資する評価試験法の開発、材料データの取得に係る研究開発

本開発項目においては、水素関連機器に用いられる材料種類の拡大のため、低コスト、高強度、高加工性等の特徴を有する耐水素特性に優れた金属材料を開発、評価し、水素関連機器に用いられる材料に関して、規制再点検及び標準化の根拠となる材料特性データ、関連基礎知見の取得、提供、材料評価法の検討する取り組みを行った。
1)高圧水素及び液体水素関連機器に用いるステンレス鋼及び関連評価試験法の開発:
新規開発低Ni,省Mo系高強度鋼STH2の固溶化熱処理材について、高圧水素中での強度、疲労、疲労亀裂伝播などの諸特性を評価しSUS316Lと変わらない特性を示すことを確認した。SUS316Lほかr系ステンレス鋼の評価結果から、水素脆化が合金元素の編析部に生じやすいこと、及びその機構を明らかにした。
2)高圧水素配管・容器材料の研究開発:
  高窒素高強度SUSを開発し、固溶化熱処理材がN量の増加と共に強度が増加することを確認し、高圧水素中下のSSRT試験(室温、85MPa)、疲労試験においても良好な特性を確認した。
  低合金鋼において高Mo-V添加による組織改良鋼を開発し、高圧水素下SSRT試験(室温、45MPa)、疲労試験において既存鋼と比較して水素の影響が大幅に改善されたことを確認した。
3)高圧水素バルブ・継手用ステンレス鋼に係る研究開発:
  Moを含有しないオーステナイト系SUSを開発し、冷間引抜加工材が高い0.2%耐力、引張強さを示すことを確認し、高圧水素下のSSRT試験(-40℃、70MPa)において良好な相対絞り示すことを確認した。
  SUS316L固溶化熱処理材は水素チャージしても室温でのクリープ特性に明瞭な影響が見られないことを確認した。
4)低温及び高温ガス環境下での材料特性に関する研究:
簡易試験法を用いて-200-120℃の温度範囲における316系SUSを中心とする材料の特性を測定し、水素の影響が少ない良好な材料特性を示すことを確認した。
5)以上の開発を加速するため、高圧水素中小型疲労試験装置を共通して持つことにより、簡易かつ迅速に新規材料の高圧水素中の疲労特性の測定を可能とし、開発の加速を図った。
6)また、有明、霞ヶ関、千住、各水素ステーションにおける長期使用設備の解体調査に協力し、材料特性にも問題はないことを示した。
英文要約Title: Development of Technologies for Hydrogen Production, Delivery and Storage Systems. Development of Stainless Steels for Hydrogen-related Services Including High Pressure Hydrogen Gas and Liquid Hydrogen, and Development of Related Materials Testing Methods (FY 2010-FY2012) Final Report

 In the NEDO R&D program "Establishment of Codes and Standards for Hydrogen Economy Society", studies on fundamental properties of materials for hydrogen service were conducted as a part of the subjects for the re-inspection of the regulation relating to the hydrogen infrastructures and standardization".
The results were as follows.
i) Research & development of stainless steel for high-pressure gaseous hydrogen vessels, tanks and equipments:
Properties of the newly developed low Ni and Mo stainless steels were obtained under the high-pressure gaseous hydrogen. Tensile strength, fatigue crack growth rate and other properties under the high-pressure gaseous hydrogen were almost the same as of SUS 316L stainless steel. It became to be identified that the hydrogen embitterment would occur because of the segregation the compound metal.
ii) Research & development of materials for high-pressure gaseous hydrogen tubes and pipes:
Properties of the newly developed stainless steels containing high nitrogen content were obtained under the high-pressure gaseous hydrogen. The tensile strength became higher as to the nitrogen content. The fatigue properties were obtained by the Slow Strain Rate Test under the high gaseous hydrogen.
iii) Research & development of stainless steel for high-pressure hydrogen valves and joints:
Properties of the newly developed austenitic stainless steel containing no Mo were obtained under the high-pressure gaseous hydrogen. The 0.2% proof stress and tensile strength of the drawn one were obtained. The fatigue properties obtained by the Slow Strain Rate Test under the high gaseous hydrogen showed high relative reduction area. Hydrogen charged solution-annealed SUS316L stainless steel showed no creep properties at the room temperature.
iv) Research & development of material properties for high-pressure hydrogen gas under the low or high temperature using simplified hydrogen embrittlement testing method:
The properties of SUS316 series stainless steel between -200 to 120 Celsius were obtained under high-pressure gaseous hydrogen. They showed less hydrogen embrittlement.
v) Development of new testing equipment:
A new simplified hydrogen embrittlement testing equipment and material evaluation method under the high-pressure gaseous hydrogen were developed.
vi) Analysis of material properties of long-term used high-pressure hydrogen equipments:
Parts from spent equipments out of Ariake, Kasumigaseki and Senjyu Hydrogen Fuelling Stations which are long-term used are collected. Analysis of the material properties is conducted. No serious change of the properties has been investigated. These results are offered to the concerned organizations.




ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る