前言
本文件按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由全国氢能标准化技术委员会(SAC/TC 309)提出并归口。
本文件起草单位:国家石油天然气管网集团有限公司科学技术研究总院分公司、浙江大学、中国标准化研究院、国家管网集团工程技术创新有限公司、北京科技大学、中国石油大学(华东)、中国石油工程建设有限公司华北分公司、河北大学、国家管网集团北京管道有限公司、中国石油工程建设有限公司西南分公司、安科工程技术研究院(北京)有限公司、钢铁研究总院有限公司、香港特别行政区政府机电工程署、中国石油工程建设有限公司北京设计分公司、中国石油天然气管道工程有限公司、中石化石油工程设计有限公司、北京理工大学、中国石油大学(北京)、西南石油大学、宝山钢铁股份有限公司、北京市煤气热力工程设计院有限公司、中国石油集团工程材料研究院有限公司、中石化中原石油工程设计有限公司、北京怀柔实验室、香港中华煤气有限公司、国家管网集团储运技术公司、国家电投集团科学技术研究院有限公司、内蒙古西部天然气股份有限公司
本文件主要起草人:张对红、郑津洋、彭世垚、杨燕梅、花争立、王维斌、孙立刚、周道武、张雷、柴冲刘翠伟、付现桥、张华兵、王修云、王东营、王磊、杨文川、张瀚文、王许志、费凡、魏仁超、汪兵、裴业斌、贺巧、代小华、王英伟、朱华颖、刘振翼、管金鑫、左丽丽、李晔、贾文龙、章传国、周鲁立、秦业美、池强孔莹莹、周振华、李清平、欧宗现、关睿、徐栋、孙晨、张嘉航、王德强、赵茜、姜昕怡。
警示:本文件并未指出与天然气管道掺氢输送有关的所有安全问题。在使用本文件前,使用者有责任制定相应的安全和保护措施,并保证符合国家有关法律法规、强制性国家标准的要求。
1 范围
本文件规定了在役天然气长输管道掺氢输送的总体原则、适用性评价、改造以及运行维护的技术要求。
本文件适用于依据 GB 50251设计的陆上在役天然气长输管道掺氢适用性评价、改造和运行维护。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 4340.1 金属材料 维氏硬度试验 第1部分:试验方法
GB 4962 氢气使用安全技术规程
GB/T 6398 金属材料 疲劳试验 疲劳裂纹扩展方法
GB/T 9711 石油天然气工业 管线输送系统用钢管
GB/T 10561 钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法
GB 17820 天然气
GB/T 20801.5—2025 压力管道规范 第5部分:氢用管道
GB/T 20972.2 石油天然气工业 油气开采中用于含硫化氢环境的材料 第2部分:抗开裂碳钢、低合金钢和铸铁
GB/T 21143 金属材料 准静态断裂韧度的统一试验方法
GB/T 29639 生产经营单位生产安全事故应急预案编制导则
GB/T 31032 钢质管道焊接及验收
GB/T 34275 压力管道规范 长输管道
GB/T 34542.2 氢气储存输送系统 第2部分:金属材料与氢环境相容性试验方法
GB/T 34542.5 氢气储存输送系统 第5部分:氢气输送系统技术要求
GB/T 37124 进入天然气长输管道的气体质量要求
GB/T 46599 氢气储输管道用钢管
GB 50058 爆炸危险环境电力装置设计规范
GB 50251 输气管道工程设计规范
GB/T 50493 石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准
GB 50974 消防给水及消火栓系统技术规范
GB 55036 消防设施通用规范
GB 55037 建筑防火通用规范
GB/T 48325 氢气管道焊接接头氢相容性试验方法
GB/T 48327 输氢管道系统完整性管理技术要求
GB/T 48333 氢系统泄漏检测方法
NB/T 47008 承压设备用碳素钢和合金钢锻件
NB/T 47009 低温承压设备用合金钢锻件
NB/T 47010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件
SY/T 6151 钢质管道金属损失缺陷评价方法
SY/T 7820 输氢管道工程设计规范
3 术语和定义
GB/T 9711和 GB 50251界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1 掺氢比 hydrogen blending ratio
混合气体中氢气的摩尔分数或在标准状态下(20 ℃,101.325 kPa)氢气的体积分数。
3.2 许可掺氢比 permissible hydrogen blending ratio
在不对管道及其附属设施进行改造的条件下,经掺氢适用性评价确定的、在设计压力或最大允许操作压力下允许采用的掺氢比上限值。
3.3 临氢承压元件 pressure component in contact with hydrogen
承受压力载荷作用且与氢气接触的元件。
[来源:GB/T 34542.5—2026,3.1.13]
3.4 掺氢适用性评价 hydrogen suitability
对管道系统在掺氢环境中是否满足设计和使用要求所开展的技术评价。
4 一般要求
4.1 根据评估实际需求,在役天然气管道掺氢适应性评价可分为基于目标掺氢比的评价和基于最大掺氢比的评价两种场景。
4.2 基于目标掺氢比的掺氢适用性评价,应评估管道系统的适配性,确认其能否满足对应工况下的输送技术要求,并制定可实现目标掺氢比的分级改造方案。
4.3 基于最大掺氢比的掺氢适用性评价,应确定管道系统满足安全运行的许可掺氢比和最大允许操作压力。
4.4 当输送介质或管道周围环境发生重大变化影响管道运行安全时,应重新进行适用性评价。
注:重大变化包括但不限于提高最大允许操作压力、改变输送介质或增大许可掺氢比、停用、封存、报废管道或再启用封存管道、在役管道路由变更等。
5 在役天然气管道掺氢适用性评价
5.1 评价流程
5.1.1 对于明确目标掺氢比的管道可采用基于目标掺氢比的掺氢适用性评价方法,基于目标掺氢比开展分项评价,应明确该管道是否通过掺氢适用性评价。未通过掺氢适用性评价的管道可经过改造后重新评价,评价流程图见图1。
5.1.2 对于未明确目标掺氢比的管道可采用基于最大掺氢比的掺氢适用性评价方法,宜基于掺氢比设定,开展分项评价,明确管道的许可掺氢比,结合氢气资源与市场、用户接受度等因素进行综合评价,评价流程图见图2。
5.2 评价准备
5.2.1 数据采集
应根据掺氢适用性评价需要采集管道系统相关数据,数据内容可参考附录 A,并检查数据的准确性和完整性。
5.2.2 评价单元划分
应根据管道的属性和管道周边环境划分评价单元。站场和阀室宜单独作为评价单元。对于线路,应在管道钢级、壁厚、材质、输送介质等发生变化的区域划分评价单元。高后果区管段宜作为单独评价单元。穿跨越、地质灾害多发区域等特殊地段宜作为单独评价单元
5.2.3 初始掺氢比设定
天然气掺氢管道初始掺氢比的设定宜考虑以下因素:
a) 确定初始掺氢比时,宜综合运行压力、管道钢级、管材实际屈服强度、焊缝性能、缺陷情况、管道运行需求、关键设备等因素;
b) 根据分项评价结果动态调整掺氢比。
5.3 分项评价
5.3.1 管道本体
5.3.1.1 一般要求
5.3.1.1.1 管道本体的掺氢适用性评价对象应包括但不限于钢管(含制管焊缝),弯头、弯管和三通,其他管道组件,环焊缝。
5.3.1.1.2 天然气管道本体掺氢适用性评价流程如图3所示。
5.3.1.2 钢管(含制管焊缝)
5.3.1.2.1 钢管(含制管焊缝)掺氢适用性评价应包含但不限于基础理化性能测试、材料氢相容性评价含缺陷管道适用性评价。基础理化性能测试包括但不限于管材化学成分测试、金相组织分析、夹杂物分布、硬度、残余应力、空气/惰性气体中的拉伸特性等。
5.3.1.2.2 钢管(含制管焊缝)掺氢适用性评价要素应包含但不限于在役管道取样间距、管道材质、钢级、硬度、尺寸规格、交货状态、化学成分、组织特征、力学性能、临氢材料性能、制管焊缝、管道连接密封性等。
5.3.1.2.3 满足以下条件之一时,材料氢相容性评价可豁免:
a) 满足 GB/T 20801.5—2025中附录 E的表 E.2牌号、GB/T 46599的临氢金属管材;
b) 最大操作压力引起的环向应力低于管道材料规定最小屈服强度的20%,最大操作压力不超过6.3 MPa,且满足 GB/T 20801.5—2025与 GB/T 34275相关要求的管道材料。
5.3.1.2.4 掺氢天然气管道最大允许操作压力引起的环向应力小于管道材料的最小屈服强度的30%、材料等级为 L415及以下,且最大允许操作压力不超过6.3 MPa时,按照附录 B中基于 A 方法执行,其他力学性能指标按照 GB/T 46599执行
5.3.1.2.5 满足5.3.1.2.3和5.3.1.2.4规定的豁免条件,若出现下列任一情形,仍应开展材料氢相容性评价:
a) 服役历史、检验记录、腐蚀状况等不明的在役天然气管道材料;
b) 承受冲击载荷、交变载荷,或者长期处于高湿度、含硫、酸性或电化学等腐蚀性环境的材料;
c) 设计单位或业主认为不应豁免的材料。
5.3.1.2.6 除符合5.3.1.2.3规定可直接免除材料氢相容性评价的情形,以及按照5.3.1.2.4规定经规范性指标评价(A 方法)满足要求的情形外,有下列情形之一时,应按照附录 B中 B方法开展材料氢相容性测试评价:
a) 属于5.3.1.2.5规定的不应免除材料氢相容性评价的情形;
b) 最大操作压力引起的环向应力不小于管道材料规定最小屈服强度的30%,或者最大操作压力引起的环向应力不小于管道材料规定最小屈服强度的 20% 且小于 30% 但材料等级高于 L415;
c) 最大操作压力超过6.3 MPa,且不符合5.3.1.2.3规定的直接免除材料氢相容性测试条件;
d) 按照5.3.1.2.4开展规范性指标评价后,评价结果不满足要求;
e) 不能证明满足5.3.1.2.3规定的直接免除材料氢相容性测试条件,且不能证明满足5.3.1.2.4规定的规范性指标评价的其他情形。
5.3.1.2.7 采用附录 B中 B方法开展材料氢相容性评价时,取样间距宜根据钢管类型、钢级、规定外径、规定壁厚、制造工艺及实际服役条件综合确定,取样数量宜结合评价单元确定
5.3.1.2.8 含缺陷的钢管(含制管焊缝)适用性评价按照附录 C执行。
5.3.1.3 弯头、弯管和三通
5.3.1.3.1 弯头、弯管和三通应按取样批取样。同一类型、同一钢级、同一规格、同一制造工艺、同一热处理批的管件,可作为同一取样批;三通还宜具有相同或相近的开孔率。每一取样批宜选取不少于1 件代表性样品。
5.3.1.3.2 弯头、弯管氢相容性测试的取样位置宜选择弯管内、外弧面区域,三通的取样位置宜选择主管、支管及肩部区域,取样位置及方向按照附录 D执行
5.3.1.3.3 弯头、弯管和三通掺氢适用性评价应包含但不限于:基础理化性能测试、材料氢相容性评价、含缺陷管道适用性评价。
5.3.1.3.4 弯头、弯管和三通等材质的氢适用性评价应按照5.3.1.2执行。
5.3.1.3.5 含缺陷的弯头、弯管和三通适用性评价按照附录 C执行。
5.3.1.4 其他管道组成件
5.3.1.4.1 当管道组成件采用 GB/T 20801.5—2025中表 E.1和表 E.2的常用材料标准及牌号,可免除材料氢相容性评价。
5.3.1.4.2 出现下列任一情形,仍应按照附录 B中基于 B方法开展材料相容性评价:
a) 服役历史、检验记录、腐蚀状况等不明的在役天然气管道材料;
b) 承受冲击载荷、交变载荷,或者长期处于高湿度、含硫、酸性或电化学等腐蚀性环境的材料;
c) 设计单位或业主认为不应豁免的材料。
5.3.1.4.3 阀门金属材料应符合 GB/T 20801.5—2025中10.3.2.6规定,应具有良好的氢适用性。
5.3.1.4.4 法兰材质应符合 GB/T 20801.5—2025中10.3.2.7规定,应具有良好的氢适用性。
5.3.1.4.5 金属密封件应具有良好的氢适用性。
5.3.1.4.6 临氢的填料、密封件等非金属材料应具有良好的抗氢渗透性能、氢环境适用性和稳定性,且应评价低温等极端工况对非金属密封件密封性能的影响。
5.3.1.5 环焊缝
5.3.1.5.1 环焊缝掺氢适用性评价应包含但不限于基础理化性能测试、材料氢相容性评价、含缺陷管道适用性评价。
5.3.1.5.2 当环焊缝所连接钢管的材料牌号符合 GB/T 20801.5—2025 中附录 E 的表 E.2的规定,且环焊缝满足 GB/T 31032、GB/T 34275与 GB/T 20801.5—2025的相关质量要求时,可免除环焊缝材料氢相容性评价。
5.3.1.5.3 有下列情形之一时,环焊缝应进行材料氢相容性评价:
a) 采用自保护药芯焊丝半自动焊焊接工艺的环焊缝;
b) 采用纤维素型焊条手工电弧焊焊接工艺的环焊缝;
c) 缺陷返修及焊接工艺评定、焊接材料、焊后热处理、无损检测、服役检验或腐蚀状况等记录不完整,不能证明环焊缝满足设计工况下安全使用要求的环焊缝;
d) 存在未评定缺陷、超标缺陷、异常硬化区、明显腐蚀损伤、裂纹类缺陷,或者经完整性评价不能证明满足安全使用要求的环焊缝;
e) 不满足5.3.1.2规定的要求,或者未完成相应材料相容性评价的环焊缝;
f) 存在较大轴向应力、弯曲应力或组合应力,或位于局部应力集中部位,不能证明其满足掺氢工况下安全使用要求的环焊缝;
g) 设计单位或业主认为不应豁免的材料。
5.3.1.5.4 相同钢级、规格、焊接工艺的环焊缝可作为同一取样批。每一取样批应至少选取1件代表性样品。
5.3.1.5.5 采用附录 B 中 B 方法开展材料氢相容性评价时,环焊缝试样取样和测试方法应按照GB/T 48325 的规定执行。
5.3.1.5.6 含缺陷的环焊缝适用性评价按照附录 C执行。
5.3.2 输送工艺
5.3.2.1 一般要求
5.3.2.1.1 进入长输管道的氢气纯度宜不低于99%,其余杂质组分含量应符合 GB/T 37124的相关限值要求。
5.3.2.1.2 天然气掺氢后热值应符合 GB 17820的规定或与用户协商确定。
5.3.2.2 输氢管道系统工艺
5.3.2.2.1 应开展掺氢天然气不同输量、压力台阶工况下的水力、热力工况校核,对掺氢输送管道系统开展稳态与动态模拟计算。
5.3.2.2.2 应通过模拟计算,确定不同工况下压缩机组功率、燃料消耗,以及管道各节点流量、压力、温度和管道储气量等运行参数。
5.3.2.2.3 掺氢输送运行工况应满足压缩机组稳定运行要求,并符合分输站最低出站压力限值要求。
5.3.2.2.4 掺氢天然气的压缩因子、黏度、摩阻系数、热值及燃烧极限等参数计算,可参照 GB/T 34542.5— 2026的附录 D 执行。
5.3.2.2.5 已实现均匀掺混的掺氢天然气输送管道,计划停输期不超过30 d时,可不考虑氢气与天然气的组分分层影响;停输时间超过30 d的长期停输管道,启输前应评估组分分布带来的影响
5.3.2.3 掺氢管道站场工艺
5.3.2.3.1 应根据掺氢后的气体组分、流量、压力、温度、流速等参数,对输气站场内的过滤、增压、冷却、计量、调压、加热、放空等系统进行校核。
5.3.2.3.2 当紧急放空时,宜满足在15 min内将站内设备及管道内操作压力从最初压力降到管道设计压力50%以下,放空流速应开展放空系统安全性分析。
5.3.3 设备设施
5.3.3.1 一般要求
5.3.3.1.1 掺氢天然气管道系统中所有临氢承压元件及设备均应开展掺氢适用性评估,掺氢适用性评价的设备设施包括但不限于:
a) 压缩机和驱动机;
b) 分离和过滤设备;
c) 流量计;
d) 工艺空冷器;
e) 工艺气加热设备;
f) 放空立管和火炬;
g) 法兰和紧固件;
h) 阀门和执行机构;
i) 仪表和电气。
5.3.3.1.2 设备设施掺氢适应性评估应至少包含两项内容:设备临氢材料性能适用性评估和设备运行性能适用性评估,评估流程见图4。
5.3.3.1.3 设备设施临氢承压元件材料许用清单和禁用材料清单应结合不同设备类型、临氢环境影响,参照 GB/T 20801.5—2025及相关标准确定。
5.3.3.1.4 未列入标准规定的临氢承压元件材料,需同时满足以下条件才能使用:
a) 材料不属于临氢承压元件禁用材料范围;
b) 材料符合许可材料的相关要求,包括化学成分、物理和力学性能、制造方法和工艺、热处理以及质量控制等。
5.3.3.2 压缩机和驱动机
5.3.3.2.1 离心式和往复式压缩机掺氢工况评价符合下列要求:
a) 应核算离心压缩机性能曲线,不同输量的工作点应位于离心压缩机稳定工作区内;
b) 宜进行现场离心压缩机机械性能、防喘和干气密封系统测试;
c) 应评估往复式压缩机轴功率、排气温度、级间冷却器的负荷、压降、活塞杆负荷、反向角、活塞杆填料泄漏率、中体吹扫或缓充系统的适应性、机组报警和控制参数
5.3.3.2.2 燃气轮机和燃气发动机掺氢工况评价符合下列要求:
a) 掺氢后,燃气轮机和燃气发动机输出功率应满足输送功率需求;
b) 应评估燃气轮机燃烧系统的稳定性和燃烧温度;
c) 应评估燃气轮机报警和控制参数,宜进行现场燃气轮机机械性能测试;
d) 应评估燃气发动机排烟流量、排烟温度,同时应评价燃烧控制系统参数和润滑油等级对掺氢运行工况的适应性。
5.3.3.2.3 电动机掺氢工况评价符合下列要求:
a) 电动机额定功率应满足掺氢工况的压缩机轴功率需求;
注:在相同输量、进口温度和压比条件下,掺氢工况压缩机轴功率高于不掺氢工况。
b) 应对电动机的防爆要求进行评估。
5.3.3.3 分离和过滤设备
5.3.3.3.1 应根据掺氢工况的工艺计算结果,核算分离和过滤设备的处理量。
5.3.3.3.2 分离和过滤设备处理量核算宜采用SY/T 6883规定的方法。
5.3.3.4 流量计
5.3.3.4.1 应依据掺氢工况工艺计算结果,校核流量计适用流量范围。
5.3.3.4.2 掺氢工况下应对超声波流量计及流量计算机开展适应性评估,超声波流量计适用掺氢比不宜大于20%。
5.3.3.4.3 掺氢天然气管道投运前,各类流量计应重新校准标定,涵盖体积流量计、质量流量计、超声波流量计等全部在用流量计量设备。
5.3.3.5 工艺空冷器
5.3.3.5.1 应根据掺氢工况的工艺计算结果核算工艺空冷器的温度和压降。
5.3.3.5.2 掺氢后空冷器的出口温度不应超过原站场出站管道的操作温度设定值。
5.3.3.6 工艺气加热设备
5.3.3.6.1 应根据掺氢工况的工艺计算结果对工艺气加热设备进行核算。
5.3.3.6.2 对于采用天然气作为燃料的加热设备,应评估沃泊数对燃烧器的影响。
5.3.3.6.3 掺氢后加热设备的计算功率不应超过设备原设计功率或额定功率。
5.3.3.7 放空立管和火炬
5.3.3.7.1 当采用不点火放空方式时,应核算放空立管的泄放能力。
5.3.3.7.2 当采用点火放空形式,应计算火炬热辐射强度和影响范围,不同热辐射强度值的影响按照GB/T 20801.5—2025中表34执行。
5.3.3.8 法兰和紧固件
5.3.3.8.1 管道法兰与管道的连接形式宜采用带颈对焊法兰(WN)或整体法兰,不应使用板式平焊法兰,螺纹法兰仅可用于仪表管路。
5.3.3.8.2 法兰密封面及垫片应符合 GB/T 20801.5—2025中10.4.2.2的规定。
5.3.3.9 阀门和执行机构
5.3.3.9.1 应根据截断阀服役环境和历史数据划分应用等级,根据实际需要开展部分阀门现场密封测试,等级划分与密封测试方法见附录 E。
5.3.3.9.2 应对调压阀的流量性能曲线、噪声等性能进行评估。
5.3.3.9.3 应根据掺氢工况工艺计算结果核算调节阀的压力-流量范围是否满足要求。
5.3.3.9.4 采用管道输送介质为动力源的气液联动执行机构、自力式执行机构,应评估确定最大掺氢比。
5.3.3.10 仪表和电气
5.3.3.10.1 仪表和电气的防爆等级应按照 GB 50058的相关规定,并按氢气的泄漏与燃爆特性综合确定。
5.3.3.10.2 封闭及半封闭空间内应增设氢气探测器,探测器宜选用催化燃烧式、电化学式类型。应结合场景对火焰探测器选型开展专项评估,火焰探测器宜采用紫外式、紫外红外复合式检测类型。
5.3.4 环境风险
5.3.4.1 掺氢输送环境风险评价应包括但不限于以下场景:
a) 管道线路高后果区识别和复核;
b) 密闭空间泄漏燃爆风险与通风措施有效性;
c) 放空立管冷放空或点火工况下扩散与燃爆的影响范围。
5.3.4.2 站场的工艺管道与设备风险评价对象应包括:
a) 工艺管道;
b) 过滤器;
c) 压缩机组;
d) 阀门;
e) 压力容器;
f) 掺混、分离装置;
g) 放空设施;
h) 其他承压容器。
5.3.4.3 管道风险评价时,应确认已经采取的风险管控措施的效果。
5.3.4.4 管道线路高后果区识别和复核应执行SY/T 7820相关规定。
5.3.4.5 氢气管道站场内的密闭空间,应依据 GB/T 20801.5—2025的相关要求开展氢气泄漏及燃爆风险评估;结合通风系统的实际运行效果,综合判定风险是否处于可接受水平。
5.3.4.6 放空立管冷放空和点火放空的影响范围可参考 GB/T 20801.5—2025相关规定开展评价,当掺氢比超20%时,应分析意外点火工况的影响,开展热辐射专项评估与计算。
5.3.4.7 应结合失效后果分析结果确定掺氢天然气管道的风险值,并依据风险可接受准则判定风险可接受水平;评价方法应符合 GB/T 48327的相关规定。
5.4 综合评价
5.4.1 根据分项评估结果,在不进行重大调整和改造的前提下,采用短板评价法确定天然气管道设计压力或最大允许操作压力下许可掺氢比。
5.4.2 在役天然气管道掺氢方案宜开展多方案技术经济性综合评价。
5.4.3 在役天然气管道实际掺氢比例应综合氢气资源、市场用氢需求,依据掺氢适用性评价许可掺氢比和技术经济性综合评价结果确定。
6 天然气管道掺氢改造
6.1 通则
6.1.1 在役天然气掺氢管道最大允许操作压力应结合原管道设计压力和掺氢适用性评价结果确定
6.1.2 确定在役天然气管道实际掺氢比后,应依据分项评估结果确定需要改造的内容。
6.1.3 按实际掺氢比确定在役天然气管道各分项评估存在的差距,按评价单元分类制定改造方案,改造等级宜分为四级:
a) 一级改造:工艺参数调整,降低管道运行压力、流量计校准等;
b) 二级改造:管道及部件小型整改,含工艺优化、仪表替换等;
c) 三级改造:管道及部件中型改造,含局部管道替换、关键设备部件替换等;
d) 四级改造:管道及部件大型改造,含大部分管道替换、关键设备整体替换等。
6.1.4 在役天然气管道开展掺氢输送改造时,宜采用一级、二级改造方式,可不进行经济性评价,实施三级、四级改造时,应开展掺氢改造经济性评价进行综合判定。
6.1.5 管道掺氢改造竣工验收前,应按照 GB/T 48327的规定开展定量风险评价(QRA),风险值达到可接受标准后才可掺氢输送。
6.2 管道线路改造
6.2.1 在役天然气掺氢管道满足掺氢适用性评价结果时,应按照 GB/T 20801.5—2025中的规定重新校核钢管、弯头、弯管、三通及其他组成件强度,其强度不满足时应替换或降压输送。
6.2.2 不满足掺氢适用性评价结果的管道及焊缝应采取相应的保障措施。
6.2.3 掺氢改造管道用钢管及管件的技术要求应符合 GB/T 20801.5—2025及设计文件的规定。
6.2.4 掺氢改造管道的阀门材料应符合 GB/T 20801.5—2025及设计文件的规定。
6.2.5 替换的阀门填料、密封件和 O 型圈等非金属材料应具有良好的氢相容性及抗氢渗透性。
6.2.6 进行换管作业的管段及割口重焊的焊缝,焊接技术要求应符合 GB/T 20801.5—2025及设计文件的规定。
6.3 站场和阀室改造
6.3.1 掺氢改造设计要求如下:
a) 掺氢工艺流程应设置计量与调节系统,控制氢气的注入量达到设计掺氢比例;
b) 天然气管道掺入氢气时,在出站前氢气与天然气应掺混均匀;
c) 应在以下位置监测管道中氢气含量,包括但不限于氢气注入站的含氢气来气路总管,掺混点下游总管,分输、转供支路的出口管路,末站的出站管路。
6.3.2 掺氢管道站场改造工程中,新增及更换的管材、阀门、焊缝,均应符合6.2.3~6.2.6的规定。
6.3.3 掺氢后应根据输量重新校核工艺管道流速。
6.3.4 氢气放空应经专项评估,接入既有或新建放空立管。放空系统应开展水力计算与扩散模拟,确保站场区域氢气浓度控制在爆炸下限50%以内,放空管口位置及高度应经评估确定
6.3.5 当采用火炬点火放空,应计算火炬热辐射强度和影响范围,不同热辐射强度值的影响按照GB/T 20801.5—2025中表34执行。若掺氢后既有火炬无法满足热辐射强度和影响范围要求时,宜增加火炬筒体高度或采取其他措施。
6.3.6 根据设备与仪表的分项评价结果对站场内设备与仪表进行更换或数量调整。
6.3.7 压缩机掺氢改造时,应对关键部件(叶轮与叶片、轴与联轴器、机壳与扩压器)进行无损检测(NDT)、显微硬度测量,并在可行的情况下进行取样金相分析,识别需要升级或更换的部件
6.3.8 掺氢改造后管输阀门应满足 GB/T 19672的规定,并满足附录 E阀门泄漏性能测试
6.3.9 站场内的可燃气体监测报警系统检测点的确定、探测器的选用应遵守 GB/T 50493的相关规定。
6.3.10 对于存在氢气泄漏环境的封闭及半封闭空间的站场和阀室应增设氢气探测器;已建和新增的火焰探测器应选择能够检测氢气燃烧火焰的类型,宜采用紫外检测式或专用型紫外红外复合检测式
6.3.11 应根据流量计算机的评估结果,通过对流量计算机软硬件升级等方式进行改造。
6.3.12 新增或替换的法兰材料应采用碳钢、低合金钢或不锈钢锻件,不应采用铸铁或球墨铸铁,锻件级别不应低于 NB/T 47008、NB/T 47009和 NB/T 47010中规定的Ⅲ级要求。
6.3.13 新增或替换的垫片应根据法兰密封面形式选择金属缠绕垫片、金属环垫、齿形组合垫等。垫片金属材料宜选用稳态奥氏体不锈钢材料,非金属材料应选用难燃或不燃材料。
6.4 安全防护设施
6.4.1 爆炸危险环境内电气设计、设备改造及安装应按 GB 50058的规定执行,掺氢管道爆炸性气体组别应按 GB 50058 混合气体组分危险分级公式核算确定。
6.4.2 容纳掺氢管道和设备的压缩机厂房、控制室的建筑设计应符合SY/T 7820的相关规定。
6.4.3 其他容纳掺氢管道和设备的甲类厂房的建筑设计应符合SY/T 7820的相关规定,还需符合下列规定:
a) 不应设置在地下或半地下;
b) 厂房中一个防火分区或楼层的建筑面积大于 100 m2 ;或同一时间的使用人数大于5人时,其安全出口不应少于2个,且厂房内任一点至最近安全出口的直线距离,单层厂房不应大于30 m,多层厂房不应大于25 m;
c) 与无爆炸危险房间之间,应采用耐火极限不低于3.0 h的不燃烧体防爆墙隔开;当确需穿过管线时,应采用不燃烧体材料填塞空隙。
6.4.4 控制室应结合爆炸安全性评估结果进行抗爆设计,且不宜布置在设备区内。
6.4.5 有氢气爆炸危险房间的自然通风换气次数,每小时不应少于3次;事故通风换气次数每小时不应少于12次,并与可燃气体检漏装置联锁;压缩机厂房通风换气次数还应符合 GB 50251的规定。
6.4.6 校核后输量大于 50 ×104 m3 /d(标准状态下)的压气站应设置消防给水系统,其消防给水系统的设置应满足 GB 55037、GB 55036及 GB 50974的相关规定。
6.4.7 改造后的场站、阀室内各场所应根据火灾种类和危险等级配置灭火器。工艺设备区应配置干粉灭火器,且应布置在电气设施和阀门、法兰等处;电气设备间宜配置二氧化碳灭火器。氢气泄漏区域不应使用水基型灭火器直接扑救氢气火灾。
6.4.8 掺氢天然气站场的雷电防护接地宜与保护接地、工作接地共用一个接地系统,接地电阻应符合其中最小值。当共用接地系统的接地电阻无法满足要求时,应有完善的均压及隔离措施。所有接地装置每年至少检测1次,确保完好有效,检测要求应符合 GB 4962的规定
7 掺氢天然气管道运行维护
7.1 试运行要求
掺氢管道试运行前应按照 GB/T 20801.5—2025的相关规定进行试运行前的干燥和置换。干燥后管道内的气体水露点应满足5.3.2.1的要求。置换后宜对法兰、螺纹等非焊接接头进行泄漏检查,测试方法参照 GB/T 48333执行。
7.2 站场运行与维护
7.2.1 应监测掺氢管道沿线站场气质情况,输送气体中氢气比例不应超过最大允许掺氢比。
7.2.2 应监测掺氢天然气的水露点,其标况下水露点应符合 GB/T 37124的要求。
7.2.3 计量管段处应保证气体混合均匀。
7.2.4 掺氢天然气管道站场和线路泄放系统的操作与维护应按照 GB/T 34275的规定执行。
7.2.5 掺氢天然气管道运行期间,应在取样点位定期开展氢组分检测。
7.2.6 线路截断阀压降速率宜综合管道的掺氢比、运行压力、管径等要素设定。
7.2.7 应保证压缩机出口压力低于管道掺氢适用性评估确定的最大操作压力。
7.2.8 应监视压缩机运行参数,工作点应位于离心压缩机稳定工作区内。
7.2.9 应结合掺氢工况下压缩机本体材料的氢脆风险评价结果,优化调整压缩机的检查与维保周期。
7.2.10 掺氢天然气管道站场应设置泄漏监测系统,测量范围及报警值应按 GB/T 48333执行。
7.3 线路管理与维护
7.3.1 应制定掺氢输送管道巡检方案,确定掺氢输送管道的日常巡检频次。重点检查管道周边第三方施工活动、地质灾害以及违反管道保护法、影响管道安全和作业的任何其他因素
7.3.2 应定期开展高后果区识别,制定并实施高后果区风险管控方案。
7.4 应急管理
7.4.1 应制定掺氢天然气管道应急管理流程与应急预案。
7.4.2 应根据掺氢天然气燃爆特性、维修工艺和材质的氢脆敏感性、老化或氢渗透情况,评估应急抢修技术的适应性、应急抢修时间要求等,依据 GB/T 29639的要求制定应急处置方案。
7.4.3 应在应急响应过程中,采取针对性处置策略和作业防护措施。应充分评估引流式卡具抢修、带压封堵等高危作业活动的风险。
附 录 A (资料性)
天然气管道掺氢输送适用性评价基础资料
天然气管道进行掺氢评价前的数据收集清单见表 A.1。
| 序号 | 阶段 | 资料名称 | 说明 |
| 1 | 材料 | 质保书 | 钢管、弯管、管件质保书等 |
| 2 | 焊接工艺和评定报告 | 直焊缝、螺旋焊缝、环焊缝焊接工艺和评定报告 | |
| 3 | 设备 | 流量计相关资料 | 检定报告、产品说明书 |
| 4 | 阀门使用说明书 | 含型号、密封等级、操作要求等 | |
| 5 | 压缩机组及驱动机相关资料 | 产品说明书、技术参数、运行台账、离心压缩机性能曲线等 | |
| 6 | 设计 | 管道设计、改造报告 | 站场/阀室里程、高程、管径、壁厚、设计压力/温度等 |
| 7 | 站场平面布置图 | 站场平面布置图,标注设备、管线、监测点等具体位置 | |
| 8 | 爆炸危险区域划分图 | 释放源与工艺边界、分区等级与范围等 | |
| 9 | 泄漏监测系统资料 | 型号、站场布置图、技术参数等 | |
| 10 | 施工 | 焊接施工及检测资料 | 焊无接损工检艺测(评R定T/报U告T/、M焊T接/P作T业)报指告导、书返、修焊记接录施工记录;管道及管件焊缝的 |
| 11 | 试压与吹扫验收资料 | 含管道强度试验、严密性试验记录及验收报告,管道吹扫、清管、干燥施工记录及验收资料 | |
| 12 | 改造及变更施工资料 | 管道及设备历次改造、维修、移位、换件的施工方案、变更审批文件、施工记录、检测验收资料 | |
| 13 | 运行与完整性管理 | 管道完整性评价报告和失效分析报告 | 最近三次的管道完整性评价报告,包括缺陷(含裂纹)检测、评估结论,应力检测(如有),内外检测数据(如有)和焊接修复信息等核心内容 |
| 14 | 管道运行数据 | 提供连续1年周期、1h间隔的完整运行数据,包含:首站、阀室、分输站、末站的压力、流量、温度数据;天然气气质组分分析数据 | |
| 15 | 管道运行规程 | 管道运行规程,含日常操作、调压、故障处理等 | |
| 16 | 放空操作手册 | 放空操作手册,含放空流程、安全措施、应急处置等 |
附录 B (规范性)
B.1 评价流程
掺氢天然气钢制管道材料氢相容性评价包括两种方法,分别是基于规范化指标的评价(A 方法)和基于性能化指标的评价(B方法)。
B.2 评价方法
B.2.1 基于规范化指标的评价(A方法)
B.2.1.1 基于规范化指标的评价(A 方法)是根据管材强度、硬度、冲击韧性、成分、组织等信息,利用相关判据确定其适用性。
B.2.1.2 按照表 B.1基于规范化指标对管材成分、组织、强度、硬度和冲击韧性等进行评价。
| 序号 | 评价要素 | 限值或指标 | 试验方法 |
| 1 | 化学成分a | S含量应≤0.01%、P含量应≤0.015%,碳当量应符合GB/T 46599,允许使用硫化物形状控制剂,如Ca。任何有意添加的元素如稀土、Ti、Nb、B、Al等的浓度均应列出 | GB/T 9711GB/T 46599 |
| 2 | 组织供货态 | 热机械轧制(仅限于碳钢) | GB/T20972.2 |
| 退火 | |||
| 正火 | |||
| 正火加回火 | |||
| 正火、淬火加回火 | |||
| 淬火加回火 | |||
| 3 | 夹杂物 | A、B、C、D各细系/粗系均≤1.5级,DS≤2.0级,A+B+C+D细系/粗系均≤4.0级 | GB/T 10561 |
| 4 | 硬度 | ≤230 HV10 | GB/T 4340.1 |
| 5 | 强度 | 屈服强度≤480 MPa,极限抗拉强度≤690 MPa | GB/T 9711 |
| 6 | 冲击吸收能 | 夏比冲击测试(0°C),3个横向试样平均值≥94 J、单值≥71 J,3个纵向试样平均值≥118 J、单值≥88 J(全尺寸试样),采用小尺寸试样时,管体试样的冲击吸收能要求应按全尺寸试样规定吸收能与小尺寸试样规定宽度和全尺寸试样规定宽度比值的乘积确定,且应符合表B.2吸收能要求。小尺寸试样的试验温度见表B.3 | GB/T 9711 |
| 管径>114.3 mm时,试验温度为0°C时,每一个炉批管体试验的最小平均(同一组3个试样)断口剪切面积宜不小于80%(全尺寸试样)或85%(小尺寸试样) | |||
| a应报告影响碳当量测定的任何元素。 | |||
| 试样尺寸/mm | 横向试样吸收能J | 纵向试样吸收能J | ||
| 单值 | 平均值 | 单值 | 平均值 | |
| 全尺寸试样 | ≥71 | ≥94 | ≥88 | ≥118 |
| 3/4 | ≥53 | ≥71 | ≥67 | ≥88 |
| 2/3 | ≥48 | ≥48 | ≥58 | ≥78 |
| 1/2 | ≥35 | ≥35 | ≥43 | ≥58 |
| 1/3 | ≥23 | ≥23 | ≥30 | ≥39 |
| 1/4 | ≥18 | ≥18 | ≥22 | ≥30 |
| 试样尺寸/mm | 测试温度相对最低设计温度的温降℃ |
| 全尺寸试样 | 0 |
| 3/4 | 2.8 |
| 1/2 | 11.1 |
B.2.2 基于性能化指标的评价(B方法)
B.2.2.1 通则
B.2.2.1.1 采用 B方法进行材料氢相容性评价,如图 B.1所示。
B.2.2.1.2 B方法是通过含氢混合气体环境下慢应变速率拉伸测试、断裂韧度测试、疲劳裂纹扩展测试,进行材料氢相容性评价,评价按照 B.2.2.2、B.2.2.3或 B.2.2.4、B.2.2.5的规定进行。
B.2.2.1.3 断裂韧度试验宜优先采用准静态试验方法。并可采用恒载荷或恒位移试验方法进行补充验证。当不同试验方法获得的断裂韧度结果存在差异时,应采用较为保守的断裂韧度值。
B.2.2.2 基于慢应变速率拉伸试验的氢脆敏感性测试
B.2.2.2.1 应按照 GB/T 34542.2进行测试,计算含氢混合气体环境与对比试验的试样断面收缩率,检查含氢混合气体环境中试样断口及其附近的轴向截面是否存在二次裂纹。按公式(B.1)计算材料的断面收缩率的氢脆敏感性系数
HEI = (RA0 - RAH) / RA0 ×100%(1)
式中:
HEI———氢脆敏感性系数;
RAH 纯氢或含氢混合气体试验中试样的断面收缩率;
RA0 对比试验中试样的断面收缩率。
B.2.2.2.2 若 HEI大于或等于45%,则不通过氢适用性评价。
B.2.2.2.3 根据管道实际情况,用户或设计单位有特殊要求的,按照用户或设计单位协商确定氢脆敏感性并报告。
B.2.2.3 基于准静态加载的断裂韧度特征值测试
B.2.2.3.1 应按照 GB/T 34542.2模拟含氢混合气体环境,按照 GB/T 21143进行测试,对预制裂纹试样以缓慢增加的位移量进行加载。应力强度因子的增加速率应开展不同速率条件下的敏感性分析,并选取其中最保守的数值作为评定依据。
B.2.2.3.2 根据试样的线弹性或弹塑性响应状态,获得管材在含氢混合气体环境下的 KIHAC 或 JHAC 或
δHAC 等断裂韧度值。
B.2.2.3.3 若用户或设计单位认为测试获得的断裂韧度需进行验证或现场无法采用准静态测试获得断裂韧度的情况,可采用 B.2.2.4基于恒载荷或恒位移加载的断裂韧度测试
B.2.2.4 基于恒载荷或恒位移加载的断裂韧度测试
B.2.2.4.1 基于恒载荷或恒位移加载的断裂韧度测试,可用于对准静态加载获得的断裂韧度结果进行补充验证,也可用于直接测定规定氢环境下的氢辅助裂纹扩展阈值。
B.2.2.4.2 当用于对准静态加载获得的断裂韧度结果进行补充验证时,目标施加应力强度因子 KIAPP 应根据准静态试验获得的 KIHAC 确定。采用恒载荷加载时, KIAPP 应取 KIHAC ;采用恒位移加载时, KIAPP 应取 2KIHAC
B.2.2.4.3 当用于直接测定氢辅助裂纹扩展阈值时,宜设置多个初始施加应力强度因子 KIAPP 等级开展试验。试样应在规定氢环境、试验压力和试验温度下保持规定时间,并根据试样是否发生断裂或亚临界裂纹扩展确定 KIHAC 或 KHAC 。
B.2.2.4.4 对于恒载荷加载试验,宜取未发生断裂且未见亚临界裂纹扩展的最高 KIAPP 作为阈值确定依据;对于恒位移加载试验,宜根据发生亚临界裂纹扩展的最低 KIAPP 确定阈值。
B.2.2.4.5 试样保持加载状态1000 h,试验结束后,检查裂纹前端是否存在亚临界裂纹扩展。宜采用大于或等于3个平行样品进行测试,每组样品的亚临界裂纹扩展长度均不超过0.25 mm,通过氢环境适用性评价。
B.2.2.5 含氢环境下的疲劳裂纹扩展测试
B.2.2.5.1 应按照 GB/T 34542.5模拟含氢混合气体环境,按照 GB/T 6398进行疲劳裂纹扩展速率测试。
B.2.2.5.2 应力比 R 宜根据管道服役过程中可能出现的最大压力波动比来确定,通常不超过0.8。
B.2.2.5.3 按照 GB/T 21143中规定的 TL 方向进行试样方向。每组试验平行样品宜取2个或以上。测试频率按实际需要设定,宜取 0.1 Hz~1 Hz
B.2.2.5.4 试验结果应包括da/dN 与 ΔK 的关系曲线和拟合的 Paris公式。
B.2.2.6 材料氢相容性评价
参照 GB/T 34542.5,利用断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率获得的试验数据,判定是否满足断裂力学要求,满足则通过材料氢相容性评价。
附 录 C (规范性)
含缺陷管道适用性评价
C.1 应通过内检测、外检测及开挖验证的一种或多种方式实施完整性检测,识别并分析凹陷、体积型缺陷、平面型缺陷等的类型、分布与尺寸;结合缺陷特征与材料性能,评估可接受缺陷尺寸、最大操作压力,并制定相应管控措施。
C.2 应根据缺陷类型、形态特征、载荷条件及管材性能选用适宜的缺陷评价方法。评价过程中,宜考虑氢介质造成的材料韧性降低、疲劳裂纹扩展速率加快等不利影响
C.3 应根据SY/T 6151对金属腐蚀进行评价,给出响应建议。
a) 满足下列条件之一的,立即响应:
1) 最大安全操作压力小于最大允许操作压力;
2) 缺陷最大深度达到或超过壁厚的80%。
b) 以选定的腐蚀速率增长评估时,最大安全操作压力小于最大允许操作压力,或深度达到80%的,计划响应。
C.4 制造缺陷评价应执行SY/T 6151,给出响应建议。满足下列条件之一的,立即响应:
1) 最大安全操作压力小于最大允许操作压力;
2) 缺陷最大深度达到或超过壁厚的80%。
C.5 凹陷适用性评价判定原则:满足以下情形之一不可接受:
1) 与划痕、凿痕、沟槽或电弧灼伤等引起应力集中的缺陷相关的凹陷;
2) 凹陷在焊缝上且深度超过2%OD;
3) 凹陷含有腐蚀且腐蚀按SY/T 6151评价需要响应;
4) 凹陷深度超过4%管道外径。
C.6 对于裂纹型缺陷,应对管材及焊缝进行氢环境中的相容性测试,充分考虑材料在氢环境中的性能下降,采用断裂力学方法进行评价,确定缺陷的可接受性。评价时宜考虑残余应力或空隙、偏斜、错口或不同心等对结果的影响,评价方法可参照 GB/T 48327。
C.7 裂纹型缺陷的掺氢环境适用性判定应符合下列规定:
a) 判定输入参数应包含但不限于掺氢环境下准静态加载测得的断裂韧度值、管道实际载荷、实际裂纹尺寸;
b) 应采用失效评估曲线(FAC)法开展缺陷适用性判定。
C.8 对于可能存在疲劳载荷的管道,应按照 GB/T 34542.5进行疲劳失效评定。
C.9 若管道无法进行内检测,管道运营单位应与检验单位协商,明确运行管理限制,包括适度降低操作压力、严控介质中硫化氢及氯离子等杂质含量、缩短外检测与壁厚复测周期、确定剩余安全使用年限等C.10 缺少实际裂纹尺寸检测数据时,假定裂纹尺寸应根据无损检测方法类型,应按照 GB/T 31032规定的管道无损检测验收上限值等效假定缺陷裂纹尺寸,考虑掺氢介质环境对材料断裂韧性、裂纹扩展速率的影响,开展基于断裂力学的适用性评估。
附 录 D (规范性)
弯头、弯管和三通氢适用性测试取样方向及位置
D.1 弯头、弯管取样方向及位置
弯头、弯管氢适用性试验项目及取样位置要求见表 D.1,取样位置示意图见图 D.1和图 D.2。慢应变速率拉伸试验及疲劳试验宜选择 T 方向取样,疲劳裂纹扩展速率试验和断裂韧度试验宜选择 TL方向取样。
标引序号说明:
1———指端焊缝;
5———过渡区焊缝;
2— 过渡区外弧侧;
6 ———内弧侧;
3———外弧侧;
7———直段。
4———弯曲区焊缝;
标引序号说明:
1———外焊接接头;
2———中心线;
3———内焊接接头。
图 D.2 弯头取样位置示意图
D.2 三通取样方向及位置
三通氢适用性试验项目及取样位置要求见表 D.1,取样位置示意图见图 D.3。慢应变速率拉伸试验及疲劳试验宜选择 T 方向取样,疲劳裂纹扩展速率试验和断裂韧度试验宜选择 TL方向取样。
标引序号说明:
1———支管;
2———肩部;
3———主管;
4———焊接接头。
| 试验项目 | 取样方向及位置 | |||||||
| 弯管(图D.1) | 弯头(图D.2) | 三通(图D.3) | ||||||
| 外弧侧 | 内弧侧 | 外焊接接头 | 中心线 | 内焊接接头 | 主管 | 支管 | 肩部 | |
| 慢应变速率拉伸试验 | 3(横向) | 6(横向) | 1(横向) | 2(横向) | 3(横向) | 3(横向) | 1(横向) | 2(横向) |
| 断裂韧性试验 | 3(TL方向) | 6(TL方向) | 1(横向) | 2(横向) | 3(横向) | 3(TL方向) | 1(TL方向) | 2(横向) |
| 疲劳裂纹扩展试验 | 3(TL方向) | 6(TL方向) | 1(横向) | 2(横向) | 3(横向) | 3(TL方向) | 1(TL方向) | 2(横向) |
| 疲劳寿命试验 | 3(横向) | 6(横向) | 1(横向) | 2(横向) | 3(横向) | 3(横向) | 1(横向) | 2(横向) |
附 录 E (资料性)
掺氢天然气阀门泄漏性能测试
E.1 用于氢气工况的阀门,都需要先根据实际工况条件确定 SLH 等级,再按照该等级对应的技术要求开展验证。
E.2 氢用阀门规范等级划分需匹配实际工况风险程度,考虑因素包括但不限于:
a) 阀门安装位置:阀门安装在密闭受限空间与露天开放空间、埋地或架空、偏远地区(越难检修、风险越高,等级越高);
b) 输送流体中氢气占比:介质中氢气体积分数越高,等级越高;
c) 输送介质成分:含硫等腐蚀性杂质,会加速材料劣化,需提高等级;
d) 阀门设计压力:压力越高,氢分压越大,氢脆和泄漏风险越高;
e) 阀门循环压力频次:频繁压力波动会加速疲劳裂纹扩展,需提高等级。
E.3 氢用阀门规范等级(SLH)划分为四级,分别为:SLH1SH2SH3SH4级,掺氢适用性评估时等级划分可参考以下原则:
a) SH1:适用于不超过10%掺氢天然气长输管道场景,且该场景需同时满足设计压力不高于10 MPa、阀门安装于露天或架空环境;
b) SH2:适用于氢气体积分数在10%~20%之间,设计压力不高于10 MPa、阀门安装于埋地、露天或架空环境;
c) SH3:适用于氢气体积分数在10%~20%之间,同时满足设计压力不高于 10 MPa 、阀门安装于埋地或受限空间的条件;
d) SH4:适用于氢气体积分数超过20%的掺氢天然气长输管道场景,或设计压力高于10 MPa或阀门安装于氢受限空间的高风险场景。
E.4 氢气服役阀门应按照 GB 50517开展抗静电测试。
E.5 阀门泄漏率试验可选用两种试验介质:纯氦气或氢气与氮气混合气体。对于SH2级阀门,泄漏率试验执行 E.6或 E.7试验要求,密封性能应达到表 E.1或表 E.2中B级密封等级;对于SH3型、SH4型阀门,泄漏率试验执行 E.6或 E.7试验要求,密封性能应达到表 E.1或表 E.2中 Ae级密封等级
E.6 氦气测试方法:氦气纯度应大于或等于97%,阀门泄漏验收标准见表 E.1。
| 密封等级 | 阀杆密封允许泄漏率 | 阀体密封允许泄漏率 |
| Ae | ≤1.78×10-5mbar·L/s·mm-1 | ≤1.78×10-6mbar·L/s·mm-1 |
| B | ≤1.78×10-4mbar·L/s·mm-1 | ≤1.78×10-5mbar·L/s·mm-1 |
E.7 氢气与氮气混合气测试方法:应使用5% H2+95 % N2 的混合气,且氢气纯度不低于99.99%,氮气纯度不低于99.99%,避免杂质影响检测,阀门泄漏验收标准见表 E.2。
| 密封等级 | 阀杆密封允许泄漏率 | 阀体密封允许泄漏率 |
| Ae | ≤5.93×10-8mbar·L/s·mm-1 | ≤5.93×10-9mbar·L/s·mm-1 |
| B | ≤5.93×10-7mbar·L/s·mm-1 | ≤5.93×10-8mbar·L/s·mm-1 |
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