窒素と水素配管

① 水素配管の特徴

水素は次の特徴があります。

1. 分子が非常に小さい

  • 漏れやすい

  • 微細な隙間からも漏れる

2. 金属を脆くする(材料劣化)

  • 水素脆化(Hydrogen Embrittlement)

  • 炭素鋼は危険な場合あり

3. 非常に軽い

  • 上方向へ拡散する

4. 爆発範囲が広い

  • 爆発範囲:4〜75%

つまり
漏れない設計 + 材料選定 + 溶接品質
この3つが重要です。


② 水素配管でよく使う材料

主にこの3つです。

材料 特徴 用途
SUS316L 水素脆化に強い 高純度水素
SUS304 一般水素配管 プラント
特殊合金 高圧水素 水素ステーション

炭素鋼(SGPなど)は基本NGになることが多いです。


③ 配管接続方法

水素配管は漏れ防止のため
溶接主体です。

主な方法

  • TIG溶接(自動溶接)

  • VCR継手

  • ダブルフェルール継手

半導体・水素装置では

自動溶接(Orbital welding)

が多いです。


④ 圧力区分

水素は用途で圧力が全然違います。

用途 圧力
工場ガス 0.1〜1MPa
水素ステーション 35MPa
燃料電池車 70MPa

35〜70MPaは超高圧配管になります。


⑤ 水素配管の安全設計

重要ポイント

  • ガス検知器設置

  • 防爆機器

  • 漏れ検査(ヘリウムリーク)

  • 接地(静電気対策)

検査は

  • 耐圧試験

  • 気密試験

  • リーク試験

を行います。


⑥ 日本の主な規格

水素配管は普通の配管より法律が絡みます

主なもの

  • 高圧ガス保安法

  • KHK基準

  • JIS B 8265

  • ASME B31.12(海外)

特に
水素ステーションは高圧ガス設備扱いになります。