输送氢气用什么管道_氢气管道_氢气管道材质选用

氢能作为一种零碳高效率新能源技术，在全世界能源结构转型中的运用使用价值日益突显，全球关键资本主义国家近年来陆续新政策出台全力支持氢能产业发展规划，国外、日本、欧盟国家、澳洲、韩等国家和地区陆续建立了氢能发展战略规划或整体规划。中国做为世界第一产氢强国，兼顾氢能规模性运用的供氢条件与用氢销售市场，氢能产业链发展前景极大。依据发改委、国家能源局发展规划，到2050年，氢能将会成为能源体系不可或缺的一部分。资料显示，中国制氢能力约4100万吨级/年，总产量约3342万吨级，是世界最大产氢国。

依据氢的运输间距、用氢规定以及客户的分布特征，髙压氢气能通过氢气管道和长管拖车开展运输，针对输送量大而间距很远的场所，运用管道运输是比较高效率的方法。

氢气运输管道主要包括输氢管道和配氢管道。输氢管道分为两种，一类是用以场( 厂) 区域内设备间或是系统中运输氢气，如公司场( 厂) 区域内输氢管道、工业生产氢能园内输氢管道、氢能源汽车内输氢管道、车载式供氢系统软件管道等，特点是管道工作压力高、孔径小，一般采用工作压力管道用管或是仪表管，设计压力为44.8 MPa(6500 psi)，46.2 MPa(6700 psi)，103.5 MPa(15000 psi)，137.9MPa(20000 psi)等，管道直径约6.35 mm(1/4″)，9.5 mm(3/8″)，12.7mm(1/2″)，14.28mm(9/16″)，25.4mm(1″)等;另一类用以规模性、远距离运输氢气(掺氢天燃气) 的长输管道，管道设计压力2.0～20.0 MPa，孔径300～1000 mm。从结构来看，输氢管道一般分为钢质输氢工作压力管道和复合材质输氢工作压力管道。

配氢管道一般用于较小规模、短路线运输氢气，输氢对象是较小规模客户( 如民用型氢能园内联接供氢站与用户之间的管道) ，特点是管道工作压力比较低、孔径比较小。从结构来看，配氢管道一般分为钢质配氢工作压力管道和非金属材料配氢工作压力管道。

氢气长输管道的诸多规范标准与天燃气长输管道类似，但是由于二种汽体物理特性差异很大，因而规范标准还存在一些不同点，无法直接选用天燃气长输管道技术标准来设计、规划等。

中国有关氢气管道的要求有GB 50177《氢气站设计标准》、GB 4962《氢气应用安全技术规程》。GB 50177 可用于新建、改造、改建的氢气站、 供氢站及工厂和车间氢气管道设计方案。GB 4962明确了汽态氢使用、更换、贮存、缩小与充（灌）装、排出全过程及其消防安全与紧急情况处理、安全防范等方面的安全性技术标准，适用汽态氢分娩后地上各作业现场，不太适合液态氢、海上汽态氢、航空公司用氢场地及车里供氢系统软件，氢气生产过程中的相对应阶段可参照执行。以上两个条件均不太适合直埋氢气长输管道，因此目前我国未有对于氢气长输管道的质量标准体系。

海外适用氢气长输管道的要求有国外机械设备工程师协会编制ASME B31.12—2014《氢用管道系统及管道》、欧洲地区压缩空气协会CGA G-5.6—2005（R2013）《氢气管道系统软件》和亚洲化工气体协会AIGA 033/14《氢气管道系统软件》。ASME B31.12适用将氢气从生产厂传至应用地长输管道、分输管道与服务管道，不太适合依照ASME加热炉和高压容器规则设计制造的高压容器、温度超过450℉或小于-80℉的管道系统软件、工作压力超出3000 psi（1 psi=6894.76 Pa）的管道系统软件、水汽成分高于20 mg/L 的管道系统和氢的摩尔分数低于10%的管道系统软件。AIGA 033/14 和 CGA G-5.6 具体内容基本一致，但是 CGA G-5.6 毕竟在2013年修定过，因此一部分章节目录具体内容更为详尽。二者可用于纯氢及氢混合物质的运输和配送管理系统，仅限汽态商品，环境温度在-40～175℃中间，正压力为1～21 MPa或不锈钢材料的H2工作压力高过0.2MPa。这俩规范由国际海事组织组员研究会（ICI）在国外化工气体研究会（EIGA）的带领下撰写，致力于供国际性融洽联合会全体成员在全球范围内应用和借鉴。

与天燃气自然环境对比，金属复合材料长时间工作在氢自然环境下能导致物理性能的劣变，称之为自然环境氢脆。金属复合材料的高压氢脆特性的主要研究方法是做好氢自然环境原点实验，将要原材料立即放置氢环境里进行测试，实验种类主要包含慢应变速率拉伸实验、断裂韧性试验、裂纹扩展速度实验、疲劳强度试验和园盘压力试验等。

因为自然环境氢脆产生的影响，氢气管道用料在合金成分、钢级、管形、操作温度等方面与天燃气管道对比存在一定的限定范畴。ASME B31.8—2018所规定的天燃气管道可以用原材料包含APISPEC5L中的所有无缝钢管，但是实际施工中，为减少管道厚度，一般首先选择高强度钢板管，常见管形有直缝埋弧焊管(SAWL)、螺旋式缝埋弧焊管(SAWH)、高频电阻焊管(HFW)及无缝管(SMLS)。在氢气管道中，因为氢环境中的存有会诱发管道产生氢脆，从而有可能会引起管道无效，而无缝钢管成型方法、焊接质量、缺点尺寸、螺栓强度等多种因素可能会影响其失效概率。

合金成分如C，Mn，S，P，Cr待会提高高合金钢的氢脆敏感度。与此同时，氢气工作压力越大、材料强度越大，氢脆和氢致干裂状况就更为明显，因而，在具体施工中，氢气管道用无缝钢管首先选择低钢级无缝钢管。ASME B31.12—2014中建议选用X42，X52无缝钢管，与此同时要求一定要考虑氢脆、热稳定性变化、低温特性变化等诸多问题。

气氢远距离管输已经有80多年历史时间，美欧是世界最早发展趋势氢气管道网的区域。伴随着氢能产业集约化发展，氢气运输管道经营规模也越来越大。据调查，在全球范围内氢气运输管道总里程不上5000千米。国外氢气管道最大，总里程达2700公里，较大运作工作压力5.5～10.3MPa，基本上选用高碳钢。澳大利亚氢气运输管道长短约150千米。在全球范围内目前氢气管道管网系统的其它地区包含日本、韩、越南地区、澳洲、西班牙、墨西哥、泰国的、印尼、巴西等，这种区域的氢气管道系统软件总长约为190千米。

在全球范围内输氢管道的总数加在一起不上5000千米，与燃气管道对比，是好多个量级的差异。成本牵制远距离输氢管道发展趋势的一个重要因素。因为氢气本身体积能量密度小、易对管件造成“氢脆”状况，其管道物流成本通常高于同能量流率下天燃气管道运输成本费。现阶段，氢气长输管道的成本大约为63万美金/千米，而天燃气管道的工程造价仅是25万美金/公里，氢气管道的成本大约为天燃气管道的2.5倍。

高昂的项目投资成本构