① ライジングロード試験 (ASTM E 1820)
IH IH
50
(MPa) (MPa・m1/2) T.S. KIH
(ASTM E 1820)
30
40
992 29 960 42 895 51(MPa) (MPa・m )
in Air
kN)
荷重
10 20
SNCM439
in H
2荷重 ( k
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
0
10
SNCM43990MPaH2
開口変位 (mm)
開口変位
CT試験片
開口変位 (mm)
荷重-変位線図
水素ガス中のき裂進展挙動に関する検討（日本製鋼所）
100
120
ライジングロード試験定変位試験（1000h）
② 定変位遅れ割れ試験
（ASME SecⅧ DiV3 KD10）
60
80
SNCM43990MPaH2
P a ・ m
1/2)
50.8±0.25 63.8±0.25
ボルトで 変位固定
20 40 K
IH(M P
49.4±0.25
2.5 60°
開口変位
850 900 950 1000 1050
0
T.S. (MPa)
WOL試験片
13 27.5
開口変位
水素中に 1000h 保持
強度とK
IHの関係
【結果】
WOL試験片
予き裂 進展き裂
【結果】
蓄圧器用材料であるSNCM439鋼 を用いて、K
IHに及ぼす試験方法の 影響を把握した。
破面観察結果
20m 10mm
平成 26 年度実施計画（日本製鋼所）
主に、水素ガス中疲労限度に及ぼす非金属介在物の影響を調査。
大気中 大気中
45MPa水素中
SNCM439鋼 90MPa水素ガス
SCM鋼のS-N線図 疲労破面
4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3
実施項目 H26年度
4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 き裂進展挙動の調査（KIH）
水素中の疲労試験デ タの蓄積
KIH評価 き裂進展挙動の把握
SNCM439‐A SNCM439‐B SNCM439‐C
実績 計画
水素中の疲労試験データの蓄積 SNCM439鋼のデータベースの構築
（九州大学と連携）
試験材の提供
SNCM439 A SNCM439 C
計画
②‐1：高圧水素に用いるステンレス鋼の鋼種拡大及び関連評価技術の開発
高窒素ステンレス鋼HRX19 (溶接性検討)
目標：母材同等の耐水素ガス脆化特性を確保
→ 母材に近い Ni 当量の溶接材料を選定 (309Mo 系 )
90 100
110 800
HRX19WJ(309MoL) HRX19WJ(309Mo)
φ12.5xt1.25 Notch length 2a=2.08mm Notch depth ｃ=0.42mm
Notched specimen
絞 り (%) Pa )
50 60 70 80 90
HRX19WJ(309Mo) 400
600
9 J(309 o ) HRX19WJ(308N2) HRX19WJ(317LN)
HRX19
び , 相対 絞 囲 Δσ (M
20 30 40
50 HRX19WJ(309MoL) HRX19WJ(308N2) HRX19WJ(317LN) HRX19
Solid : Relative El.
Open: Relative RA. 200 400
open:in Ar solid:in H2
Stress ratio R＝0
対 破断伸 応力範 囲
0 10
20 25 30 35 40
Ni+0.65xCr+0.98xMo+1.05xMn+0.35xSi+12.6xC
0
103 104 105
20s/cycle open:in Ar Stress ratio R＝0
溶接材料の Ni 当量 (mass%)
相 対
疲労寿命 ( 回 ) 図2 外圧疲労試験結果
(85MPaH
2, 常温) (
= Ni+0.65Cr+0.98Mo+1.05Mn+0.35Si+12.6C)溶接材料の Ni 当量 (mass%) 疲労寿命 ( 回 ) 図1 水素中SSRTの結果 (90MPaH
2, 常温)
・素材：HRX19 (22Cr‐13Ni‐5Mn‐2Mo‐Nb, V) 板厚15mm
・溶接材料：309Mo, 309MoL, 308N2, 317LN
・溶接方法：手動TIG （シールドガス、バックシールドガス：Ar）
高窒素ステンレス鋼HRX19 (溶接性検討)
シールドガス中に窒素を混合 → 溶接金属からの窒素逃散を防止
→ 目標の溶接継手強度 ( ≧ 800MPa) を確保
0.3
as s% ]
900 1000
]
0.2
の窒素量
[m
800
張強さ
[M Pa ]
0.1
接金属中の
600 700
継手引張
0
0
溶接
2 5 8 500
600
Ar Ar+2vol %N
2 シールドガス中の窒素混合率[vol%]
Ar Ar+2vol.%N
2 シールドガス図4 溶接継手強度 図3 溶接金属中のN量
・素材：HRX19TM(22Cr‐13Ni‐5Mn‐2Mo‐Nb, V) 板厚4mm
・溶接材料：309Mo (0.1C‐23Cr‐14Ni‐2Mn‐2Mo)
・溶接方法：手動TIG （バックシールドガス：N2）
高窒素ステンレス鋼HRX19(データ取得状況)
115 100
新日鐵住金データ Hydrogenius殿データ
・母材：高範囲の温度 ‐
（ ）力(MPa) 85
70
高範囲 度 水素圧で耐久 (SSRT)
疲労ﾃﾞｰﾀ拡充中
圧力
・溶接継手：低温水素中 SSRT, 疲労試験 , 鋼管の
温度
(℃)
150
-50 室温
疲労試験を実施中
図5 適用可能温度 圧力条件
材料 SSRT
疲労試験 疲労き裂
表 1 データ取得状況
図5 適用可能温度-圧力条件 (SSRTで脆化無し)
材料
温度（℃） -50 -40 室温 150 -40 室温 圧力（MPa） 100 70 85～90 85 115 115
HRX19
（母材） ● ● ● ● ■ ■
室温 室温 室温 室温
85 115 70 115
● □ ● ■
疲労試験 疲労き裂
（母材） （ ） HRX19
（溶接継手）
板材：○
鋼管：○
板材：●
鋼管：○
板材：●
鋼管：○
●：評価完、○：取得中(新日鐵住金)
■：評価完、□：評価中(Hydrogenius殿)
●
N添加低Ni省Moステンレス鋼（STH2）の耐水素性に及ぼす合金元素の影響
②
‐1 c
：高圧水素ガス用材料の金属学的評価STH2（15Cr-9Mn-6Ni-2.5Cu-0.15N）において、耐水素ガス脆性に及ぼす合金元素の 影響を検討するため、成分変化鋼の高圧水素ガス中の材料特性データを取得する
Cr,Mn,Niに加えて水素ガス脆性に及ぼすCu,Nの影響を反映した指標の提案へ繋げる a
15 16 17Cr-10Mn-7Ni-3 5Cu-0 2N 15mm熱延板作製 1000℃溶体化度 /M P a
800 1000
) 80
引張強度
100
15,16,17Cr-10Mn-7Ni-3.5Cu-0.2N，15mm熱延板作製，1000℃溶体化