Q/ZYHY 001-2024 固定式真空绝热液氢压力容器技术要求

以下是对《连云港中远海运特种装备制造有限公司企业标准 QB/ZYHY001-2024 固定式真空绝热液氢压力容器技术要求》核心内容的详细总结：

​一、范围与适用条件​

1. ​适用范围​
   • 适用于设计压力 ≥ 0.3 MPa、工作压力 0.1–1.0 MPa、几何容积 ≥ 5 m³ 的固定式真空绝热液氢压力容器。
   • 介质为符合 GB/T 40045 的液氢（UN 1966），仲氢体积分数 ≥ 95%。
   • 绝热方式限定为高真空多层绝热。
2. ​排除范围​
   • 有色金属/非金属材料容器、应变强化技术内容器、真空粉末/堆积绝热、球形结构容器。

​二、规范性引用文件​

涵盖 60+ 项国标（GB/T）、行标（NB/T）、国际标准（ISO/CGA）及安全技术规范（TSG 21），包括材料、焊接、检验、真空性能等标准（如 GB/T 150、GB/T 18442、CGA S-1.3 等）。

​三、关键术语与定义​

• ​冷态几何容积​：内容器在液氢沸点温度下的有效容积。
• ​充满率​：充装液体体积与冷态几何容积之比，​额定充满率按容器类型和容积分级控制（如立式容器 V≤50m³ 时为 90%）。
• ​维持时间​：容器压力升至终止条件（设计压力＜0.7MPa 至 300kPa，≥0.7MPa 至 700kPa）的时长，换算为标准大气压 20℃ 状态值（详见表 5）。
• ​冷充试验​：用液氮冷却检测容器低温承载能力。

​四、通用要求​

1. ​职责分工​
   • ​用户​：提供设计条件（工况参数、介质特性、环境条件等）。
   • ​设计单位​：基于风险评估完成设计，保存设计文件至使用年限。
   • ​制造单位​：建立质量保证体系，执行监督检验，保存技术文件备查。
2. ​合规性​
   • 需符合 TSG 21《固定式压力容器安全技术监察规程》及 GB/T 150/GB/T 18442 等标准。
   • 制造需取得特种设备制造许可及监督检验证书。

​五、材料要求​

1. ​通用原则​
   • 材料需满足力学性能、低温韧性及与液氢相容性（按 GB/T 31481 判定）。
   • 内容器及氢接触管路必须使用奥氏体不锈钢​（如 S31608），复验化学成分、力学性能及铁素体含量（≤3%）。
2. ​关键材料规范​
   • ​钢板​：内容器用钢板需 -196℃ 冲击吸收能量 ≥70J（表 1）。
   • ​焊接材料​：熔敷金属需复验化学成分、力学性能及低温冲击韧性。
   • ​绝热材料​：高真空多层绝热材料符合 GB/T 31480，环氧玻璃钢支撑件需满足表 2 力学指标。
   • ​吸附剂​：禁用活性炭，推荐 5A/13X 分子筛（GB/T 13550/HG/T 2690）。
3. ​禁止项​
   • 夹层密封禁用聚四氟乙烯胶带；垫片需通过氧相容性测试（ISO 11114）。

​六、设计专项要求​

1. ​载荷与结构​
   • 考虑液氮试验载荷、温度梯度应力；内容器设计温度 ≤ -253℃。
   • 焊接接头系数：内容器 1.0，外壳 0.85。
2. ​真空性能指标​
   • ​夹层漏率​：分容积等级控制（如 V≤10m³ 时 ≤1×10⁻¹⁰ Pa·m³/s，表 6）。
   • ​封结真空度​：V≤10m³ 时 ≤0.01 Pa（表 8）。
   • ​维持时间​：按容积与压力分级（如 5m³ 立式容器设计压力 ≥0.7MPa 时 ≥160h，表 5）。
3. ​安全结构设计​
   • 超压泄放管路入口位于内容器顶部 ≤2% 气相空间。
   • 支座高度 >457mm 时需防火保护（耐火 ≥2h）。
   • 外壳防爆装置排放面积 ≥341mm²/m³ 内容器容积。
4. ​管路系统​
   • 液/气相管路独立设置，夹层管路禁用法兰/螺纹连接，必须全焊透对接。
   • 氢排气系统需独立设计，集中排放管垂直向上，材料耐 -253℃ 及氢气燃烧。

​七、安全附件与仪表​

1. ​超压泄放装置​
   • 需 ≥2 套独立装置，组合形式可选安全阀+安全阀或安全阀+爆破片（图 2-4）。
   • 安全阀整定压力 ≤ 设计压力，爆破片为 S31608 反拱刻槽型。
2. ​紧急切断装置​
   • 含切断阀、远程控制及易熔塞（熔融温度 120±5℃），火灾时自动关闭。
3. ​监测仪表​
   • 压力表精度 ≥1.6 级，表盘直径 ≥100mm；液位计优先机械差压式。
   • 电气仪表防护等级 ≥IP65，防爆等级 IIC T1。

​八、制造与检验​

1. ​制造工艺​
   • 焊缝铁素体含量 ≤8%，冷弯管件铁素体 >5% 时需固溶处理。
   • 清洁要求：油脂残留 ≤125mg/m²，水压试验水氯离子 ≤15mg/L。
2. ​关键试验​
   • ​耐压试验​：液压试验优先，或气压试验（1.15 倍设计压力）。
   • ​冷充试验​：液氮充装静置 48h，检测结霜/变形。
   • ​维持时间检测​：液氢充装 ≥75% 容积，按附录 C 换算静态日升压速率。
   • ​真空性能测试​：漏率、漏放气速率、封结真空度（GB/T 18443.2-4）。
3. ​检验规则​
   • ​逐台检验​：涵盖材料复验、焊接质量、耐压试验、真空性能等（表 11）。
   • ​型式试验​：按容积段抽样（表 12），支撑/绝热结构变更时重试。

​九、标志与出厂​

1. ​标识要求​
   • 铭牌包含设计参数、制造信息，永久固定；管路标识用途，接地端子标识。
2. ​出厂资料​
   • 含质量证明书、复验报告、监检证书、风险评估报告（附录 D）。
3. ​存放运输​
   • 内容器氮气密封（0.01–0.05MPa，露点 ≤-40℃，氧含量 ≤0.5%）。
   • 运输时空罐状态，外部部件防护加固。

​十、附录核心内容​

• ​附录 A​：奥氏体稳定性计算（∆≥0 为稳定）及马氏体转变温度公式。
• ​附录 B​：液氢（100% 仲氢）饱和状态热力学数据表（温度 13.957–32.938K）。
• ​附录 C​：维持时间检测规范（液氢充装 ≥75%，记录压力/温度数据换算）。
• ​附录 D​：风险评估报告强制要求，覆盖设计/制造/使用全阶段失效模式分析。

​总结特点​：

1. ​严控材料​：奥氏体不锈钢复验 + 低温冲击韧性强制要求。
2. ​真空核心​：分层指标控制漏率、真空度及维持时间。
3. ​安全冗余​：超压泄放双重独立设计 + 紧急切断 + 防火支座。
4. ​全流程质控​：从材料复验到型式试验的闭环检验体系。
5. ​氢专项设计​：排气系统防回火、管路防液封、相容性验证。