氢气长输管道的标准化现状与发展

氢气输送管道主要有输氢管道和配氢管道。输氢管道分为两类，一类是用于场( 厂) 区内装置间或者系统内输送氢气，如企业场( 厂) 区内输氢管道、工业氢能园区内输氢管道、加氢站内输氢管道、车载供氢系统管道等，其特点是管道压力高、直径小，一般采用压力管路用管或者仪表管，压力等级为44.8 MPa(6500 psi)，46.2 MPa(6700 psi)，103.5 MPa(15000 psi)，137.9MPa(20000 psi)等，管道直径为6.35 mm(1/4″)，9.5 mm(3/8″)，12.7mm(1/2″)，14.28mm(9/16″)，25.4mm(1″)等;另一类用于大规模、长距离输送氢气(掺氢天然气) 的长输管道，管道设计压力2.0～20.0 MPa，直径300～1000 mm。从材料上看，输氢管道一般分为钢制输氢压力管道和复合材料输氢压力管道。

配氢管道一般用于小规模、短距离输送氢气，输氢对象为小规模用户( 如民用氢能园区内连接供氢站和用户间的管道) ，其特点是管道压力较低、直径较小。从材料上看，配氢管道一般分为钢制配氢压力管道和非金属配氢压力管道。

氢气长输管道的许多规范和标准与天然气长输管道相似，但由于两种气体物理性质差异较大，因此规范和标准还存在一些不同之处，不能直接采用天然气长输管道标准规范进行设计、建设等。

国内关于氢气管道的标准有GB 50177《氢气站设计规范》、GB 4962《氢气使用安全技术规程》。GB 50177 适用于新建、改建、扩建的氢气站、 供氢站及厂区和车间的氢气管道设计。GB 4962规定了气态氢在使用、置换、储存、压缩与充（灌）装、排放过程以及消防与紧急情况处理、安全防护方面的安全技术要求，适用于气态氢生产后地面上各作业场所，不适用于液态氢、水上气态氢、航空用氢场所及车上供氢系统，氢气生产中的相应环节可参照执行。上述两个标准均不适用于埋地氢气长输管道，所以目前国内尚无针对氢气长输管道的标准体系。

国外适用于氢气长输管道的标准有美国机械工程师协会编制的ASME B31.12—2014《氢用管道系统和管道》、欧洲压缩气体协会的CGA G-5.6—2005（R2013）《氢气管道系统》和亚洲工业气体协会的AIGA 033/14《氢气管道系统》。ASME B31.12适用于将氢气从制造厂输送到使用地的长输管道、分输管道和服务管线，不适用于按照ASME锅炉和压力容器准则设计和制造的压力容器、温度高于450℉或低于-80℉的管道系统、压力超过3000 psi（1 psi=6894.76 Pa）的管道系统、水气含量大于20 mg/L 的管道系统以及氢的体积分数小于10%的管道系统。AIGA 033/14 和 CGA G-5.6 内容基本一致，不过 CGA G-5.6 因为在2013年修订过，所以部分章节内容更加详细。两者适用于纯氢及氢混合物的输送和配送系统，仅限于气态产品，温度范围在-40～175℃之间，总压力为1～21 MPa或不锈钢材质的H2压力高于0.2MPa。这两个标准由国际标准化组织成员协会（ICI）在欧洲工业气体协会（EIGA）的领导下编写，旨在供国际协调委员会所有成员在世界范围内使用和参考。

与天然气环境相比，金属材料长期工作在氢环境下会造成力学性能的劣化，称为环境氢脆。金属材料的高压氢脆性能的主要研究方法是进行氢环境原位试验，即将材料直接置于氢环境中进行试验，试验类型主要包括慢应变速率拉伸试验、断裂韧性试验、裂纹扩展速率试验、疲劳寿命试验和圆盘压力试验等。