一、标准编号及标准名称
由中国国际科技促进会归口管理、中国石油集团宝石管业有限公司提出的《氢气长输管道管材评价规程》(T/CI 1063—2025)团体标准,于2025年6月26日正式发布实施。
二、标准制定背景
(1)氢能产业发展需求
氢能因来源广泛、转化效率高、零污染等优势,被视为最具发展潜力的清洁能源,在多个领域应用广泛。《氢能产业发展中长期规划(2021—2035)》提出要形成较为完善的氢能产业发展制度政策环境,推动氢能产业发展。管道运输是大规模氢能运输最经济高效的途径,随着“双碳目标”的确立,我国能源结构加速向绿色低碳化转型,输氢管道建设快速推进,如“西氢东送”等长输管道项目启动,对氢气长输管道管材评价标准提出了迫切需求。
(2)保障氢气管道安全运行
氢气具有特殊的物理化学性质,易进入金属材料,引发材料氢脆及氢腐蚀,造成材料失效进而引发管道安全事故。氢气环境对金属管材的影响程度受材料强度、金相结构等多方面因素影响,输氢管道用管要求不同于天然气管道,需要制定专门的管材评价规程,以确保管材满足氢气长输要求,保障管道安全运行。
(3)规范管材评价市场
国内已建成多项氢气长输管道项目,但由于缺乏统一的管材评价标准,无法对氢气长输管道管材进行统一评价,影响了氢气长输管道管材的完整性及服役安全性。制定该标准有助于规范管材评价市场,为不同钢级管道管材的评价提供方法,促进氢气管道产业健康发展。
(4)现有标准体系不完善
目前国内氢气管道相关标准如GB50177-2005《氢气站设计规范》、GB4962-2008《氢气使用安全技术规程》等,对氢气管道管型、钢级、尺寸系列、化学成分、金相组织等内容没有细致规定,缺少针对氢气长输管道线路用管的专门设计规范与管材评价标准,难以满足氢气输送管道制造和建设的需要。
三、规程制定的必要性
氢气独特的物理化学性质易引发管材氢损伤,且影响因素复杂,现有规范难以满足输氢管道用管要求。通过制定该规程,详细规定氢相容试验及评价方法,能有效筛选出适应氢气输送环境的管材,从源头保障工程质量,降低安全事故风险,确保氢气长输管道安全稳定运行。当前,氢气长输管道设计多参照天然气管道规范,缺乏针对性设计标准,导致管材评价和施工缺乏统一规范。该规程的出台将系统规范管材评价流程与技术要求,为管材选型、性能检测等提供明确依据,确保设计施工的科学性与规范性。
从产业发展角度看,该规程有助于推动氢气长输管道技术标准化,为管道建设、施工、运行和维护提供技术支撑,降低工程成本,提高建设效率,加快氢能的大规模应用和产业布局,促进氢能产业链上下游协同发展。同时,编制该规程是落实国家标准化发展部署、完善氢能标准体系的关键举措,能够接轨国际标准,便于引进先进技术设备,助力我国氢能产业参与国际竞争,提升在全球氢能领域的影响力,对推动氢能产业高质量发展具有重要意义。
四、编制过程
在编制过程中,充分考虑了规程的目的和必要性,总结了近年来国内外氢气管道基础研究及工程项目的实践经验和研究成果,广泛吸纳了氢气长输管道管材评价技术的研究理论和创新成果。通过多次内部讨论、专家咨询和修改完善,最终形成了《氢气长输管道管材评价规程》标准。
五、标准主要内容
本文件规定了管材评价的基本要求、流程、程序和方法、理化性能评价及无损检验要求、氢相容试验及评价方法等要求。本文件适用于陆上新建、改(扩)建、输送介质中氢气含量大于10%(按体积计)氢气长输管道管材和以此为基层的双金属复合管道管材评价,规定了管材评价的基本要求、流程、程序和方法、理化性能评价及无损检验要求、氢相容试验及评价方法等要求。氢气含量在3%~10%(按体积计)之间的长输管道可参照执行。本文件不适用于非金属输氢管道管材评价。标准详细规定了管材化学成分、金相组织、拉伸性能、夏比V型缺口冲击试验、钢管落锤撕裂(DWT)试验、硬度试验等理化性能评价及无损检验方法及技术要求,确保氢气长输管道管材基本性能满足要求;对管材的慢应变速率拉伸及断裂韧度等氢相容性评价方面提出了明确的技术要求,保证氢气长输管道管材满足氢相容性要求,确保氢气长输管道管材满足需求。
六、标准实施意义
(1)统一行业技术规范,推动产业标准化发展
在该标准实施前,氢气长输管道管材的评价可能缺乏统一的技术依据,不同企业或项目采用的评价方法、指标和流程存在差异,导致管材质量参差不齐。该标准的实施为管材的选材、性能测试、质量评估等提供了明确的技术规范,统一了行业内的评价标准,有助于规范市场秩序,避免因标准不统一而造成的混乱和资源浪费。
(2)保障管道安全运行,降低安全风险
氢气具有密度小、分子活性高、易扩散等特性,对管道管材的性能(如强度、密封性、抗氢脆性能等)提出了更高要求。该标准通过规定详细的管材评价指标和测试方法(如慢应变速率拉伸试验、断裂韧度试验、疲劳寿命试验等),能够有效筛选出符合氢气输送要求的管材,从源头保障管道的安全性,减少因管材质量问题导致的泄漏、爆炸等安全事故。
(3)推动技术创新与产业升级
标准的实施明确了管材的性能要求和技术指标,促使管材生产企业加大在材料研发、工艺改进等方面的投入,推动高性能、高可靠性氢气输送管材的技术创新。例如,企业可能会针对氢脆问题研发新型合金材料或表面处理技术,提高管材的抗氢脆性能。
(4)助力氢能产业商业化应用
长输管道是氢气大规模、长距离输送的重要方式,而管材成本是管道建设成本的重要组成部分。通过科学的管材评价规程,选择性价比高的管材,有助于降低管道建设成本,进而降低氢气的输送成本,提高氢能在能源市场中的竞争力,推动氢能在交通、工业、发电等领域的商业化应用。
(5)对接国际标准,提升行业国际竞争力
随着氢能产业的全球化发展,建立与国际接轨的管材评价标准有助于我国氢气长输管道行业参与国际竞争与合作。该团体标准的实施参考了国际先进标准(如ASME、API 等),在技术指标和评价方法上与国际接轨,使我国的管材产品能够更好地满足国际市场的需求,提升我国氢能产业在国际上的话语权和竞争力。
七、主要工程实践与产业化应用
多年来,中国石油宝石管业有限公司一直深耕氢气长输管道管材氢适用性机理研究及管材开发,基于高压、大输量纯氢/掺氢输送管道工程的选材及新材料开发、评价方法、关键指标及相应标准体系建立方面的技术储备,先后完成了掺氢输送用6.3MPa X52MH钢级D457×8.8mm螺旋埋弧焊管、纯氢输送用7.2MPa X60M钢级D813×14.3mm直缝埋弧焊管、纯氢输送用D406×10.8mmHFW焊管开发工作,在国内首条掺氢长输管线项目包头-临河、国内掺氢比达到20%的固-白管线等典型氢气长输管线建设中得到了成功应用。
2023年11月,氢气输送用高性能焊管制造关键技术经过中国石油学会组织的评价委员会鉴定为国际先进水平。初稿完成后,2024年5月,编制组负责单位中国石油集团宝石管业有限公司报送的《高压搞比例掺氢输送用X52MS螺旋焊管制造技术》荣获2024年度石油石化装备行业新产品、新技术、新材料杰出创新成果(图3)2024年8月15日,第二届西部氢能博览会氢能技术交流会期间,编制组高压纯氢输送用管受到央视专访(图4)。
八、小结
通过制定和实施氢气长输管道管材评价规程标准,对氢气长输管道管材的评价具有实际指导意义,有助于推动氢气长输管道管材的技术进步及实际工程应用。
由中国国际科技促进会归口管理、中国石油集团宝石管业有限公司提出的《氢气长输管道管材评价规程》(T/CI 1063—2025)团体标准,于2025年6月26日正式发布实施。
二、标准制定背景
(1)氢能产业发展需求
氢能因来源广泛、转化效率高、零污染等优势,被视为最具发展潜力的清洁能源,在多个领域应用广泛。《氢能产业发展中长期规划(2021—2035)》提出要形成较为完善的氢能产业发展制度政策环境,推动氢能产业发展。管道运输是大规模氢能运输最经济高效的途径,随着“双碳目标”的确立,我国能源结构加速向绿色低碳化转型,输氢管道建设快速推进,如“西氢东送”等长输管道项目启动,对氢气长输管道管材评价标准提出了迫切需求。
(2)保障氢气管道安全运行
氢气具有特殊的物理化学性质,易进入金属材料,引发材料氢脆及氢腐蚀,造成材料失效进而引发管道安全事故。氢气环境对金属管材的影响程度受材料强度、金相结构等多方面因素影响,输氢管道用管要求不同于天然气管道,需要制定专门的管材评价规程,以确保管材满足氢气长输要求,保障管道安全运行。
(3)规范管材评价市场
国内已建成多项氢气长输管道项目,但由于缺乏统一的管材评价标准,无法对氢气长输管道管材进行统一评价,影响了氢气长输管道管材的完整性及服役安全性。制定该标准有助于规范管材评价市场,为不同钢级管道管材的评价提供方法,促进氢气管道产业健康发展。
(4)现有标准体系不完善
目前国内氢气管道相关标准如GB50177-2005《氢气站设计规范》、GB4962-2008《氢气使用安全技术规程》等,对氢气管道管型、钢级、尺寸系列、化学成分、金相组织等内容没有细致规定,缺少针对氢气长输管道线路用管的专门设计规范与管材评价标准,难以满足氢气输送管道制造和建设的需要。
三、规程制定的必要性
氢气独特的物理化学性质易引发管材氢损伤,且影响因素复杂,现有规范难以满足输氢管道用管要求。通过制定该规程,详细规定氢相容试验及评价方法,能有效筛选出适应氢气输送环境的管材,从源头保障工程质量,降低安全事故风险,确保氢气长输管道安全稳定运行。当前,氢气长输管道设计多参照天然气管道规范,缺乏针对性设计标准,导致管材评价和施工缺乏统一规范。该规程的出台将系统规范管材评价流程与技术要求,为管材选型、性能检测等提供明确依据,确保设计施工的科学性与规范性。
从产业发展角度看,该规程有助于推动氢气长输管道技术标准化,为管道建设、施工、运行和维护提供技术支撑,降低工程成本,提高建设效率,加快氢能的大规模应用和产业布局,促进氢能产业链上下游协同发展。同时,编制该规程是落实国家标准化发展部署、完善氢能标准体系的关键举措,能够接轨国际标准,便于引进先进技术设备,助力我国氢能产业参与国际竞争,提升在全球氢能领域的影响力,对推动氢能产业高质量发展具有重要意义。
四、编制过程
在编制过程中,充分考虑了规程的目的和必要性,总结了近年来国内外氢气管道基础研究及工程项目的实践经验和研究成果,广泛吸纳了氢气长输管道管材评价技术的研究理论和创新成果。通过多次内部讨论、专家咨询和修改完善,最终形成了《氢气长输管道管材评价规程》标准。
五、标准主要内容
本文件规定了管材评价的基本要求、流程、程序和方法、理化性能评价及无损检验要求、氢相容试验及评价方法等要求。本文件适用于陆上新建、改(扩)建、输送介质中氢气含量大于10%(按体积计)氢气长输管道管材和以此为基层的双金属复合管道管材评价,规定了管材评价的基本要求、流程、程序和方法、理化性能评价及无损检验要求、氢相容试验及评价方法等要求。氢气含量在3%~10%(按体积计)之间的长输管道可参照执行。本文件不适用于非金属输氢管道管材评价。标准详细规定了管材化学成分、金相组织、拉伸性能、夏比V型缺口冲击试验、钢管落锤撕裂(DWT)试验、硬度试验等理化性能评价及无损检验方法及技术要求,确保氢气长输管道管材基本性能满足要求;对管材的慢应变速率拉伸及断裂韧度等氢相容性评价方面提出了明确的技术要求,保证氢气长输管道管材满足氢相容性要求,确保氢气长输管道管材满足需求。
六、标准实施意义
(1)统一行业技术规范,推动产业标准化发展
在该标准实施前,氢气长输管道管材的评价可能缺乏统一的技术依据,不同企业或项目采用的评价方法、指标和流程存在差异,导致管材质量参差不齐。该标准的实施为管材的选材、性能测试、质量评估等提供了明确的技术规范,统一了行业内的评价标准,有助于规范市场秩序,避免因标准不统一而造成的混乱和资源浪费。
(2)保障管道安全运行,降低安全风险
氢气具有密度小、分子活性高、易扩散等特性,对管道管材的性能(如强度、密封性、抗氢脆性能等)提出了更高要求。该标准通过规定详细的管材评价指标和测试方法(如慢应变速率拉伸试验、断裂韧度试验、疲劳寿命试验等),能够有效筛选出符合氢气输送要求的管材,从源头保障管道的安全性,减少因管材质量问题导致的泄漏、爆炸等安全事故。
(3)推动技术创新与产业升级
标准的实施明确了管材的性能要求和技术指标,促使管材生产企业加大在材料研发、工艺改进等方面的投入,推动高性能、高可靠性氢气输送管材的技术创新。例如,企业可能会针对氢脆问题研发新型合金材料或表面处理技术,提高管材的抗氢脆性能。
(4)助力氢能产业商业化应用
长输管道是氢气大规模、长距离输送的重要方式,而管材成本是管道建设成本的重要组成部分。通过科学的管材评价规程,选择性价比高的管材,有助于降低管道建设成本,进而降低氢气的输送成本,提高氢能在能源市场中的竞争力,推动氢能在交通、工业、发电等领域的商业化应用。
(5)对接国际标准,提升行业国际竞争力
随着氢能产业的全球化发展,建立与国际接轨的管材评价标准有助于我国氢气长输管道行业参与国际竞争与合作。该团体标准的实施参考了国际先进标准(如ASME、API 等),在技术指标和评价方法上与国际接轨,使我国的管材产品能够更好地满足国际市场的需求,提升我国氢能产业在国际上的话语权和竞争力。
七、主要工程实践与产业化应用
多年来,中国石油宝石管业有限公司一直深耕氢气长输管道管材氢适用性机理研究及管材开发,基于高压、大输量纯氢/掺氢输送管道工程的选材及新材料开发、评价方法、关键指标及相应标准体系建立方面的技术储备,先后完成了掺氢输送用6.3MPa X52MH钢级D457×8.8mm螺旋埋弧焊管、纯氢输送用7.2MPa X60M钢级D813×14.3mm直缝埋弧焊管、纯氢输送用D406×10.8mmHFW焊管开发工作,在国内首条掺氢长输管线项目包头-临河、国内掺氢比达到20%的固-白管线等典型氢气长输管线建设中得到了成功应用。
2023年11月,氢气输送用高性能焊管制造关键技术经过中国石油学会组织的评价委员会鉴定为国际先进水平。初稿完成后,2024年5月,编制组负责单位中国石油集团宝石管业有限公司报送的《高压搞比例掺氢输送用X52MS螺旋焊管制造技术》荣获2024年度石油石化装备行业新产品、新技术、新材料杰出创新成果(图3)2024年8月15日,第二届西部氢能博览会氢能技术交流会期间,编制组高压纯氢输送用管受到央视专访(图4)。
八、小结
通过制定和实施氢气长输管道管材评价规程标准,对氢气长输管道管材的评价具有实际指导意义,有助于推动氢气长输管道管材的技术进步及实际工程应用。