Effects of high pressure hydrogen gas on the fatigue strength for long-term use in candidate materials for the fuel cell system

高压氢气对燃料电池系统候选材料长期使用疲劳强度的影响

• 批准号: 17360052
• 负责人: NOGUCHI Hiroshi
• 金额: $ 9.88万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17360052/
• 关键词: Hydrogen; Fuel cell; Metal fatigue; Crack oronaeation; Crack initiation; 疲労限度

In order to ensure the safety of materials of a fuel cell system against long-term fatigue in high pressure hydrogen gas environment, it is necessary to clarify the characteristics of hydrogen entry into the material and the effects of internal hydrogen and hydrogen gas on the fatigue characteristics and the fatigue mechanisms.(1) Measurements of hydrogen content in SCM 435 show that a plasma-charged sample contains 0.25 ppm hydrogen, which is 5 times in non-charged sample. The hydrogen plasma has ability as an alternative of high- pressure gas hydrogen environment However, the data are spread. Discussion of another plasma generation method or measures against heat evolution is required.(2) Fatigue life of plain specimen cannot explain the effects of hydrogen gas environment, because hydrogen gas lengthen the fatigue crack initiation life, while shorten the fatigue crack propagation life.(3) Degree of fatigue crack acceleration by hydrogen is different among materials: SUS304, SUS316L, SUS310S and A6061-T6.(4) Slip-off mechanism is valid even in hydrogen gas environment in a certain range of fatigue crack growth.(5) It is considered that the traditional assessment technique for the fatigue crack growth based on slip-off is effective and addition of the effects of diffusion rate to the assessment technique is a next object.

为了确保燃料电池系统在高压氢气环境中的长期疲劳的材料的安全性，有必要阐明进入材料的氢的特征以及内部氢气和氢气对疲劳的影响（1）SCM 435中氢含量的特征和疲劳机制表明，等离子收费的样品包含0.25 ppm的氢，在非电荷样品中为5倍。氢等离子体具有高压气体氢环境的替代能力，但是数据传播。 （2）普通标本的疲劳寿命无法解释氢气环境的影响，因为氢气会延长疲劳裂纹的起始寿命，而缩短了疲劳裂纹的繁殖寿命（（2）（2）平原标本的疲劳寿命，需要讨论另一种血浆生成方法。 3）在材料中，氢的疲劳裂纹加速度不同：SUS304，SUS316L，SUS310S和A6061-T6。（4）即使在一定的疲劳裂纹生长的氢气环境中，下滑机制也有效。（5）据认为，基于下滑的疲劳裂纹增长的传统评估技术是有效的，而扩散率对评估技术的影响是下一个对象。

项目成果

純チタンの疲労特性

纯钛的疲劳性能

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本機械学会講演論文集 No. 078-1
• 作者: 西川嗣彬;河本恭平;尾田安司;野口博司
• 通讯作者: 野口博司

SUS304鋼小穴材における疲労き裂の停留・伝ぱに及ぼす水素雰囲気の影響

氢气氛对SUS304小孔钢疲劳裂纹抑制和扩展的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本機械学会2006年度年次大会講演論文集 No. 06-1
• 作者: 松野浩之;青木雄太;萩原聡佳;尾田安司;野口博司
• 通讯作者: 野口博司

オーステナイト系ステンレス鋼における疲労き裂伝ぱの水素ガス感受性を支配する因子に関する検討

奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展氢气敏感性影响因素研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本機械学会M&M2005材料力学カンファレンス講演論文集 No.05-9
• 作者: 河本恭平;尾田安司;野口博司;東田賢二
• 通讯作者: 東田賢二

水素雰囲気下における炭素鋼の疲労強度特性

氢气氛下碳钢的疲劳强度性能

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本機械学会九州支部講演論文集 (in press)
• 作者: 浦松剛;尾田安司;野口博司
• 通讯作者: 野口博司

Effects of a Hydrogen Gas Environment on Fatigue Crack Growth of a Stable Austenitic Stainless Steel

氢气环境对稳定奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展的影响

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering 1
• 作者: K.;Kawamoto;Y.;Oda;H.;Noguchi;K.;Higashida
• 通讯作者: Higashida