ISSN0913-0020

The Japan Research and Development Center for Metals

一般財団法人

金属系材料研究開発センター

2023.9No.440

TODAY

マイナンバーカードとトラストサービス

マイナンバーと健康保険の情報の紐付けは、2017年から、各保険者によって開始されました。今般、一般財団法人

その際の紐付けのミスが報告されていますが、マイ日本情報経済社会推進協会

ナンバーカードの取得の有無とは関係ありません。

（JIPDEC）
常務理事

むしろ、マイナンバーカードでマイナポータルにロ山内 徹グインして、自分の健康保険の情報を閲覧したとこ

最近、マイナンバーカードに関する報道をよく目ろ、別人のデータが表示されたので発覚したと報道にします。特に、政府によるマイナンバーカードとされています。

健康保険証の一体化の方針に対して、様々な懸念がでは、マイナンバーカードとは何でしょうか？裏示されています。筆者は、JIPDEC という団体にお面にマイナンバーが印字されていますが、日常生活いて情報セキュリティや電子署名に関する仕事をしで使うことは少ないです。むしろ、I Ｃチップに格納ており、また、15 年ほど前に、内閣官房で IT 戦略されている 2 種類の電子証明書（「署名用電子証明書」に携わった経験があります。マイナンバーカードにと「利用者証明用電子証明書」）が重要です。これら係る正確な情報をお伝えするとともに、デジタル社の電子証明書を用いて、オンラインでの確定申告書会を支えるトラストサービスを紹介します。

への電子署名を行ったり、マイナポータルを閲覧しまず、マイナンバーとマイナンバーカードの違いたりできます。電子証明書の発行業務は、「公的個人を説明します。マイナンバーとは、2015 年 10 月 5認証サービス」と呼ばれ、地方公共団体情報システ

日に本格施行された「行政手続における特定の個人ム機構（J-LIS）が提供しています。これは、インターを識別するための番号の利用等に関する法律」におネット上での身元確認・当人認証のためのツールでいて「個人番号」として定義された 12 桁の数字です。 あり、コロナ渦において、対面や押印なしの手続の住民基本台帳に登録された住民には、マイナンバー利便性向上を実感できた方々も多いと思います。

が既に振られており、年金・医療・介護などの社会さて、公的個人認証サービスは、以下の 2 つの保障に関する情報と税に関する情報の連携に使われ便益をもたらす各種のトラストサービスの一つであています。例えば、児童手当や介護保険、地方税のり、国（J-LIS）が提供するものと位置付けることも減免手続、健康保険関係、ハローワーク関係、奨学できるでしょう。

金関係の各種手続を行う際の利便性が向上しました。

①情報の担い手の人や法人等が本物であること「マイナンバーの普及が遅れている」、「マイナン（本人性）バーを取得するのは怖い」などと憤る方や、電車のインターネット上における通信の相手が本人であつり革広告等での煽情的な見出しを見かけますが、り、なりすましをされていないことを、誰でも確

これらは間違いです。正しくは、「マイナンバーカー認できるドの普及率が 7 割を超えた」、「マイナンバーカード②情報が改ざんされていないこと（非改ざん性）を健康保険証として使うのに不安を感じる」などとデジタルデータは容易に改ざんされてしまうた言う必要があります。

め、電子署名等を用いて改ざんを検知できるようまた、マイナンバーと健康保険の情報の紐づけミにするスに関連して、「マイナンバーカードの普及を急いだ

トラストサービスは、主に民間の専門事業者が運からだ」という意見もありますが、これも間違いで営する認証局等として普及してきました。JIPDEC は、す。上述の通り、2015 年 10 月以降、自分の勤務先これらの民間のトラストサービスの信頼性の評価に会社等へのマイナンバーの告知、所得税等の申告書取り組むことにより、デジタル社会の基盤構築に貢へのマイナンバーの記載等が義務付けられました。 献して参ります。

1

JRCM REPORT

高圧水素蓄圧器への高強度低合金鋼の適用に関する検討 (1)― 高強度低合金鋼の水素環境下特性評価 ―日本製鉄株式会社 鉄鋼研究所 山村 実早保 大村 朋彦 中山 英介( 一財 ) 金属系材料研究開発センター 鉄鋼材料研究部 高町 恭行 前田 尚志
1.

はじめに
JRCM お よ び 日 本 製 鉄 株 式 会 社 は、2020 ～ 2022年度において新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）のプロジェクト「超高圧水素インフラ本格普及技術研究開発事業」の中で「水素ステーションのコスト低減等に関連する技術開発／高強度低合金鋼を用いた新型高圧蓄圧器に関する研究開発」というテーマに関して共同で実施した。本研究開発の主要成果を、「高強度低合金鋼の水素環境下特性評価」（本号）と「高圧水素蓄圧器に関する技術動向調査」（次号）について連続して報告する。
2. 高強度低合金鋼の水素環境下特性評価
2.1 背景水素は再生可能エネルギーとの組み合わせにより、CO2 フリーを実現するエネルギーシステムの一端を担う役割を期待されている。一方、足元の水素利活用において普及拡大の中核を担うのは、燃料電池自動車の普及と燃料電池自動車に水素を供給する水素ステーションの整備である．水素ステーションは 2023 年時
点で国内の 164 箇所に設置されている。今後のさらなる拡大に向けて、水素ステーションの設置費用の低減が必要であり、個別機器についてもコスト低減が求められている。
水素ステーションで使用される高圧水素蓄圧器のコスト低減方法として、蓄圧器の大容量化による水素ステーション 1 箇所あたりの設置数低減が挙げられる。
一方、大容量化により、蓄圧器の肉厚は厚肉化する。
鋼材の焼入れ性および既存製造設備の製造可能範囲を考慮すると、大容量化によるコスト低減を実現するた
めには、高圧水素環境下において引張強度 1000MPa以上で適用でき、薄肉化を可能とする鋼材が必要であると試算された。しかし、低合金鋼は高強度化に伴い、水素による特性劣化が顕著になることが知られている。
このことから、一般的に蓄圧器に適用されている既存鋼の JIS 規格鋼 SCM435、SNCM439 は水素適合性を担保するため、引張強度 900MPa 以下に強度を低減させて使用されている。よって、市中材の既存鋼では大容量化に向けた目標性能の引張強度 1000MPa 以上および水素適合性の両立を達成することは困難であった。
本報告では、上述の課題解決のため、油井管や高力ボルトなどの分野で耐水素脆化特性に優れることが広く知られている Mo と V を添加した低合金鋼（以下、Mo-V 添加鋼）1) および高圧水素環境下で未評価の JIS
規格鋼に着目し、高圧水素ガス環境下において、化学成分や熱処理条件が水素適合性に及ぼす影響を調査しJRCM NEWS No.440

2た結果を述べる。さらに、「超高圧ガス設備に関する技術基準 KHKS 02202)」や「水素スタンドで使用される低合金鋼製圧縮水素用設備（蓄圧器および圧縮機）に関する技術文書 JPEC-TD00033）」に準拠した高圧水素蓄圧器への適用可否を評価した内容について、概要を報告する。
2.2 高強度低合金鋼の水素適合性評価
Table.1(a), (b) に供試材の Mo-V 添加鋼と JIS 規格鋼の化学成分を示す。これらの鋼を実験室で真空溶製し、熱間鍛造で丸棒と板材を作製した。丸棒はソーキング熱処理を行って、ジョミニ式一端焼入れ性試験の試験片を採取した。試験片を Mo-V 添加鋼は 920℃、JIS規格鋼は 900℃の条件で加熱し、試験片の片端面からジェット水流で冷却することで焼入れを行った。その後、面削および研磨を行って、研磨面において焼入れ端部から所定の間隔で硬さを測定し、焼入れ性を調査した。Fig.1(a)、(b) に Mo-V 添加鋼と JIS 規格鋼のジョミニ式一端焼入れ性試験の結果を示す。Fig.1(a)より、Mo-V 添加鋼はいずれの鋼種も水冷端からの距離が大きくなるにつれて、ロックウェル硬さは低下した。Fig.1(b) より、JIS 規格鋼のうち 2.0mass％ Ni を添加した SNCM439 と SNCM447 は水冷端からの距離に対するロックウェル硬さの低下が小さく、優れた焼入れ性を示した。
板材は熱間圧延、焼入れ焼もどし熱処理を行って12mm 厚さとし、それぞれ焼もどし温度条件を 2 ～4 水準変化させて強度を変え材料から、低ひずみ速度
引張試験 (Slow Strain Rate Test、SSRT) の試験片を採取した。室温大気環境下および 85MPa 高圧水素ガス環境下の SSRT をひずみ速度が 3.0 × 10-6/s の条件で行って、水素適合性を示す限界引張強さ ( 以下、限界引張強さ ) を評価した。水素適合性の判定方法は、低合金技術文書に準拠し、大気環境の応力―変位線図における応力の極大値における変位を水素ガス環境の応力―変位線図の変位値が超え、大気環境と同様に水素ガス環境でも極大値を示す場合は水素適合性あり、極大値を示さない場合は水素適合性なしと判定した。Fig.2 に各鋼種の限界引張強さを示す。概して、
Mo-V 添加鋼は JIS 規格鋼と比較して高い限界引張強さを示し、耐水素脆化特性に優れることが確認された。
Mo-V 添加鋼の 6 鋼種のうち、0.5Cr-1.5Mo 材の限界引張強さが最も高かった。一方、0.5Cr のみ限界引張強さが 1000MPa 以下となり、目標性能に到達しなかった。JIS 規格鋼は SNCM439 のみが目標性能に到達した。
以 上 に よ り、 目 標 性 能 に 到 達 す る 鋼 種 を Mo-V

Table.1 Chemical compositions (mass％ ) of (a) Mo-V added steels and (b) JIS G 4053 standard steels.
Si
0.19
0.20
0.19
0.20
0.20
0.20

Mn
0.44
0.45
0.61
0.62
0.63
0.58

(a)

65

Cr
1.25
1.27
1.05
1.05
0.51
0.50

Mo
0.73
0.76
0.66
1.55
0.67
1.49(b) Material
SCM435
SCM445
SNCM439
SNCM447

VNb
0.10 0.025
0.26 0.025
0.26 0.026
0.38 0.026
0.37 0.0260.36 0.024

70Mo-0.26V
SNB16
1.5Mo
0.5Cr
0.5Cr-1.5Mo

60555045403530

Critical tensile strengthwith hydrogen compatibility (MPa)

250Si
0.20
0.20
0.21
0.20

Mn
0.61
0.62
0.62
0.62

Cr
0.92
0.92
0.92
0.92

Mo Ni
0.30 ʊ
0.30 ʊ
0.30 2.00
0.30 2.00

6055
50
4540

SCM435
SCM445
SNCM439
SNCM4473530
25

10 20 30 40 50 60 70 80 90
Distance from water cooling edge, mm

C
0.38
0.47
0.37
0.49(b)65

010 20 30 40 50 60 70 80 90
Distance from water cooling edge, mmFig.1 Relationship between distance from water cooling edge and Rockwell hardness ofFig.1 Relationship between distance from water cooling edge and Rockwell hardness of (a) Mo-V(a) Mo-V added steels and (b) JIS G 4053 standard steels
added steels and (b) JIS G 4053 standard steels
1500
1500
(a)
(b)
1400
1400
Critical tensile strengthwith hydrogen compatibility (MPa)Rockwell hardness (HRC)

70

C
0.40
0.40
0.38
0.36
0.39
0.38

Rockwell hardness (HRC)(a) Material
Mo-0.10V
Mo-0.26V
SNB16
1.5Mo
0.5Cr
0.5Cr-1.5Mo

1300

1200Target1100100090080070013001200

Target1100
1000900800
700

SCM435

SCM445

SNCM439 SNCM447

Fig.2 Critical tensile
strengthwith hydrogencompatibilityof (a) Mo-V added
steelsaddedand (b)steels
JIS G and4053(b)standardsteels.
Fig.2 Criticaltensile
strength withhydrogen compatibilityof (a) Mo-V
JIS G 4053を調整し、所定の強度特性を持つ板材を作製した。
Fig.3 に疲労き裂進展解析の概念図を示す。疲労き裂進展解析では、蓄圧器実機の荷重変動を想定して、限界き裂長さを水素環境下破壊靭性特性（水素助長割れ下限界応力拡大係数、KIH ）より、限界き裂長さにDepth of crack, astandard steels.

添 加 鋼 で 5 鋼 種、JIS 規 格 鋼 で 既 存 鋼 で は あ る がSNCM439 の 1 鋼種を見出した。しかし、Mo-V 添加鋼については大容量蓄圧器の設計肉厚を考慮すると、焼入れ性の改良が望ましいと考えられた。また、高圧水素蓄圧器への適用可否を判定するためには後述の試設計評価を行い蓄圧器の寿命を評価する必要がある。
そこで、選定した候補材または一部は改良をした材料で試設計評価を行った。
2.3 試設計評価による高圧水素蓄圧器への適用検討
供試材として、SNB16、0.5Cr-1.5Mo から焼入れ性改良を試みた 0.5Cr-1.3Mo-B、SNCM439 の化学成分を持つ鋼を実験室で真空溶製した。その後、熱間鍛造、熱間圧延、焼入れ熱処理を行って、厚さが 35mm の板材を作製した。焼入れ後の板材の肉厚―圧延方向から試験片を採取し、肉厚方向のビッカース硬さ試験を行って、いずれも肉厚端部と中心部の硬さにほとんど差がないことを確認した。それぞれ焼もどし温度条件

Facture toughness in HE (KIH)э Critical crack depth

Fatigue crack
growth rate in HE(da/dN)
Initial defect size

SafetymarginPermissible number offatigue cycles

Number of fatigue cycles, N

Fig.3 Schematic diagram of fatigue crack growth analysis.
JRCM NEWS No.4403て、限界き裂深さの 1/4 が初期き裂深さよりも大きくなる条件を算出した。いずれの鋼種も KIH ≧ 30 MP・
m1/2 の場合、設計が成立することが分かった。
Fig.5 に室温大気環境下および 85MPa 高圧水素ガス環境下のライジングロード試験より得られた供試材のKIH と引張強さの関係を示す。試験は変位制御で行い、開口変位速度は 0.0002mm/s とした。大気中および水素中の荷重―開口変位曲線を重ね合わせ、大気中から水素中の荷重―変位曲線が逸脱する点をき裂進展開始荷重として、KIH を求めた。SNB16( 強度変化材 ) と0.5Cr-1.3Mo-B（TS:1175MPa）を比較すると、化学成分の違いによらず Mo-V 添加鋼の KIH と引張強さは比例関係にあり、引張強さの上昇に伴って KIH は低下する傾向であった。また、Mo-V 添加鋼と SNCM439( 強度変化材 ) を比較すると、SNCM439 よりも Mo-V 添加鋼のほうが強度―靭性バランスに優れていた。疲労き裂進展解析より算出した設計成立条件の KIH ≧ 30MP・m1/2 となる引張強さはそれぞれ Mo-V 添加鋼が約 1100MPa、SNCM439 が約 1000MPa であった。
以上により、試設計評価を行った Mo-V 添加鋼とSNCM439 は高圧水素蓄圧器の大容量化を実現する高強度低合金鋼の候補材として有望であると結論付けた。
50䕺 0.5Cr-1.3Mo-B
䕔 SNCM439

40KIH (MPa䞉m1/2)

Fatigue crack growth rate da/dN (m/cycle)

至る繰り返し数を水素環境下疲労き裂進展特性で評価し、安全マージンを考慮した値を許容繰り返し数とする。超高圧ガス設備に関する基準 KHKS 0220 に準拠
して、水素環境下疲労き裂進展試験、KIH 評価としてライジングロード試験を実施し、得られた水素環境下の特性から疲労き裂進展解析により設計成立可否を判定する試設計評価を行った。解析の前提条件は、日本国内で主流の 300L 蓄圧器に対し、容量が 1.5 倍となる 450L 蓄圧器において、円筒胴部内面が圧力82MPa と 50MPa の繰り返し応力負荷を受けることを想定した。初期欠陥は長さ 1.60 ｍｍ、深さ 0.53 ｍｍの軸方向に半楕円形状のき裂とし、今回は限界き裂深さの 1/4 が初期き裂深さよりも大きくなる場合を設計成立 (valid) と判定した。
Fig.4 に 0.5Cr-1.3Mo-B（TS:1175MPa）、SNCM439(TS:1026MPa) の室温 90MPa 高圧水素ガス環境下における疲労き裂進展試験より得られたき裂進展速度と応力拡大係数の関係を示す。試験は応力比 0.1の荷重 ( ⊿ P) 一定制御で、波形は正弦波、周波数は1Hz で行った。0.5Cr-1.3Mo-B の水素環境下疲労き裂進展速度は SNCM439 よりも速くなったが、これは強度特性の違いによるものであると考えられる。水素環境下疲労き裂進展速度より、超高圧ガス設備に関する基準 KHKS 0220 に準拠した疲労き裂進展解析を行っ

30Valid2010

䖃 SNB16
䕺 0.5CCr-1.3Mo-B
䕔 SNCM439
800

900
1000
1100
Tensile strength (MPa)1200

Fig.5 Relationship between KIH and Tensile Strength of
SNB16, 0.5Cr-1.3Mo-B and SNCM439.
【参考文献】
1) 大村朋彦 , 中村潤 , 小林憲司：高圧水素ガス環境における低合金鋼の水素吸蔵挙動 , 材料と環境 , 63, 10, 528534, (2014).
2) 高圧ガス保安協会：超高圧ガス設備に関する基準 KHKS
0220, (2020).
3) 一般財団法人 石油エネルギー技術センター：水素スタンドで使用される低合金製圧縮水素設備 ( 蓄圧器および圧縮機 ) に関する技術文書 , JPEC-TD 0003(2020) .

Stress intensity factor range ǻK (MPa䞉m1/2)
Fig.4 Fatigue crack growth rate, da/dN , versus stressintensity factor range, ΔK , for 0.5Cr-1.3Mo-B and SNCM439.

The Japan Research and Development Center for Metals

JRCM NEWS ／第 440 号

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2023 年 9 月 1 日
小紫 正樹
一般財団法人 金属系材料研究開発センター

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