水素雰囲気ホットプレスでの金属接合

質問

500℃でφ300チャンバー内で水素雰囲気での圧力容器を検討しています。
ガス中で高温を扱うのが初めてなので、容器の法令からか水素の法令からか
どちらから検討すべきか困っています。
　水素ガスで1.2atm(＝1.2kgf/cm2）に与圧します。
圧力容器としては第二種容器が0.2Mpa以上の気体の時と法令にあるので、許可なしで設計も含め製作可能でしょうか。
それとも安全を考慮し、第二種とすべきでしょうか。判断できる基準など教えて下さい。水素雰囲気前に真空１０－２Paまで減圧しますのでそちらの耐圧も考慮すべきでしょうか。

　また水素ガスは防爆仕様の必要性があるのでしょうが、ネットで見ても
基本設計の考え方や法令などが見つけきりません。どなたか教えて下さい。
　設計・製作が可能か、判断の方向性をどの観点からしていけばいいのか。
漠然としていますがよろしくお願いします。

　水素のMSDSをみますと、高温高圧化では鋼中の炭素と反応して鋼を
脆化させる(水素脆化）とありました。ここで言う高温高圧とは
どの程度からを指すのでしょうか。また文字通り脆くなるのでしょうか。
炭素と反応とはどんな反応で、ガスが発生するのでしょうか。
　容器はSUS304を考えていますが、妥当でしょうか。
それ以外に最適な材料は何でしょうか。
還元雰囲気中の500℃を測定できる熱電対は何が最適でしょうか。Kタイプは
還元中は不向きとか聞いたことがあります。

回答No.2

noname#230359

圧力容器自体を500℃に加熱することをお考えでしょうか。圧力容器壁は水冷して、内熱式で有効体積をφ300取る方が安全だと思います。1.2atmと言う圧力の意味を理解していないのですが、単に空気の吸込み防止のために予圧するのでしたら、加圧しないで水素フローさせるだけでも十分です。雰囲気ホットプレス装置は市販でありますので、参考にして十分検討されたが良いと思います。

回答No.1

noname#230359

経験的な知識からです（専門家ではありません）。
法令にかかるような圧力ではありませんので届出は不要かと。ただし水素供給の方法や圧力容器の構成によって、相当の圧力に到達する可能性があるのであれば、法令を考慮、もしくは圧力上昇を回避する策を講じる必要があると思います。また当然、発火、爆発の可能性はあるので相応の対策は（処理システムとしての、です。容器単体で考えることではありません）必要です。

水素脆性というのは、焼きの入っていない鋼材（S45Cとか）の炭素が水素と結合して鋼材が脆化してしまう現象だったと思います。SUS304でこの圧力では問題となるような脆化は発生しないと思います。ただ316Lの方が適切だと思います（炭素量の問題と加工誘起マルテンサイト量の問題）。

熱電対はRを使っていて問題ありませんでした。

>材料で加工誘起マルテンサイトとはどういう現象でしょうか。
オーステナイト系SUSが冷間加工によってマルテンサイト化しちゃう現象です。
水素感受性が高まるので脆化が早いとか言う文献を見た記憶があります。
500℃に加熱されるんでしたら、あんまり関係ないかな？焼き戻されちゃうから。

お礼

ありがとうございます。
私も法令上はこの条件は第二種にも該当しないと今のところ
思っています。
材料で加工誘起マルテンサイトとはどういう現象でしょうか。
無知ですみません。