No.84「液化水素温度における極低温材料試験技術」

なぜいまこれが？

カーボンニュートラル実現のために水素の活用が検討されています。水素は液化水素として船舶で大量に輸送できますが、発電所などの需要地に経済的に供給するためには、大型貯蔵タンクが必要となります。

貯蔵タンク内は液化水素温度（-253℃、20K）の極低温環境であるため、材料には高い破壊じん性を有することが求められます。破壊に対する健全性を評価するためには、各種材料試験（引張試験、シャルピー衝撃試験、破壊じん性試験等）に加え、最終的には大型試験による安全性の確認が必要になります。

これがポイント！

当社は世界最大級の80MN大型引張試験機を活用し（写真1）、試験機内の評価材料を液化水素温度以下に冷却・保持して破壊試験を実施できるシステムを、東京大学、鈴木商館、JFEスチールと共同開発しました。試験片に冷却装置を密着させ、装置内を循環する冷媒との熱交換で冷却します（図1）。

• 
• 

試験は、オーステナイト系ステンレス鋼溶接継手の溶接金属中央部に切欠き（人工欠陥）を導入した広幅引張試験片を用いて、荷重の負荷および除荷を試験体が破断するまで繰り返し行う除荷コンプライアンス法を適用しました。液化水素温度での大型広幅引張試験に世界で初めて成功しています。オーステナイト系ステンレス鋼に限らず、その他の各種材料についても試験が可能です。

小型じん性試験としては、シャルピー衝撃試験の実施が可能です。容量500 ～ 800Jで、極低温環境下で高じん性を示す材料でも吸収エネルギーの測定が可能です（なお、大型試験およびシャルピー衝撃試験では、安全面を考慮して液体ヘリウム：-269℃を冷媒として使用しています）。

その他各種小型試験（引張試験、破壊じん性試験、疲労試験）に関しても液化水素温度での試験技術に対応可能です。ぜひお気軽にご相談ください。