行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
氢气输送和存储管道用钢板和钢带
建议项目名称
(英文)
Plate and strip for pipeline for hydrogen storage and transportation
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
77.140.50
中国标准分类号
CCS H46
牵头单位
首钢集团有限公司
体系编号
501.2.2
参与单位
中国石油集团渤海石油装备制造有限公司、中国联合重型燃气轮机技术有限公司、北京科技大学、中国石油工程建设有限公司华北分公司、冶金工业信息标准研究
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

项目有关政策、必要性、可行性、创新性和产业化情况、拟要解决的主要问题、预期的作用和效益等:

1、项目相关政策、课题等文件。

该项目属于国家发展改革委、国家能源局发布的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》文件中第四点提到的“持续推进绿色低碳氢能制取、储存、运输和应用等各环节关键核心技术研发”氢气运输存储关键钢管材料标准,以及《新材料产业发展指南》第四章第(二)点“布局一批前沿新材料”中提到的“5.极端环境材料。完善高温高压、化学及水汽腐蚀材料开发,支撑能源化工等领域极端环境材料需求”耐氢致开裂领域钢材。

本项目属于工信部提出六大产业链“工业母机”上游,核心基础零部件及材料项目。对应的下游就是压力容器制造。氢气输送和存储管道用钢板和钢带制作输氢和储氢关键设备用材

氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源。为助力实现碳达峰、碳中和目标,全球主要发达国家将氢能作为能源转型升级的重要战略选择。我国是世界上最大的制氢国,年制氢产量约3300万吨,已初步掌握氢能制备、储运、加氢主要技术和生产工艺,全产业链规模以上工业企业超过300家,集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。其中管道输送和储存氢气是氢能利用中的关键环节之一。

管道输氢是经济可靠的运输方式,管道储氢是最安全高效的储能方式之一。我国钢铁行业已经具备生产大口径、高钢级输氢管道用钢材的能力和检验方法,为管网系统输运和储存氢气创造了条件。本项目填补了储输氢气管道国内外标准的空白,对推动我国研发和应用满足氢气极端环境使用要求的钢铁材料具有积极意义,为我国早日实现30·60”目标作出积极贡献。

氢能作为一种零碳高效新能源,具有来源广、燃烧值高、无污染等优点,被认为是21世纪最具发展潜力的清洁能源,美国、日本、欧盟、澳大利亚、韩国等国家和地区相继制定了氢能发展战略或规划。我国作为世界第一产氢大国,氢能产业发展潜力巨大。2020年,习近平总书记提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的目标,为氢能发展提供了更大的空间。2020年后我国国家层面以及地方层面出台多个氢能相关政策法规,以解决我国氢能领域顶层设计尚不完善的问题。

2、项目可行性、先进性、创新性和产业化、解决问题、产生效益等情况(技术创新性、国内外生产企业情况、产量及需求量等)。

国际纯氢输送主要使用低强高韧API 5L X52级别以下的钢管,运行压力在4-6MPa。国内纯氢管道总长400km,多数采用L245、20#的无缝钢管,运行压力低于4MPa。虽然国际上验证了纯氢和掺氢输送的可行性,但由于压力低、管线钢级别低,系统的储存能力有限、输送效率低。

结合我国氢气-天然气混气燃机的研发和推广,管道输氢将是唯一经济可靠的氢气输运方式。 同时考虑到电网系统的调峰需求,燃气轮机的输气系统也必须具备一定的储存氢气的功能。因此开发和推广储输两用管道系统势在必行我国钢铁行业已经具备生产大管径输氢管道用钢材的能力和检验方法。我们已经基本具备利用管网系统来储存和输运氢气的条件。管道储氢是最安全高效的储能方式,比起电池储能等储能技术,它的成本要低一个或二个数量级。

本项目团队正在申请国家科技部重大研发计划“氢进万家”综合示范项目;此项目计划对比研究金陵石化的输氢管道的在役材料和更高性能的新管线钢。中国重公司正在研发以氢气和天然气混合气体为燃料的发电机组,并最近成功完成了含30%氢气的燃烧试验。燃气机组可大量利用弃风和弃光所产生的绿色氢气,大量降低我国CO2排放量。以此开发储输两用的管道系统势在必行。。

3、主要技术内容(方法原理、实验过程、解决的主要问题等)

本项目依据目前国际国内对氢气输送管道性能需求,提出具备储存和输运双功能管网在氢气管道选材、焊接、检测等方面总体要求。

利用埋地或架空管道系统进行储氢储能在国际上尚无报道,因此此领域的工作将是一项国际领先的研究和开发。不但填补国际上储能领域的空白,同时推动我国油气和氢能管道用钢管制造水平、焊接施工水平,促进我国早日实现30·60目标。本项目团队正在申请国家科技部重大研发计划“氢进万家”综合示范项目;此项目计划对比研究金陵石化的输氢管道的在役材料和更高性能的新管线钢。中国重公司正在研发以氢气和天然气混合气体为燃料的发电机组,并最近成功完成了含30%氢气的燃烧试验。燃气机组可大量利用弃风和弃光所产生的绿色氢气,大量降低我国CO2排放量。以此开发储输两用的管道系统势在必行。

4、标准制定的必要性,同步制定为国际标准的可行性:

氢气输送和存储管道用钢板和钢带主要用作制作氢气输送和存储管道,但国内尚没有对应的国家标准或行业标准,严重影响着该产品的生产、服务和过程控制的有序化及该类钢种的发展,迫切需要制定相应标准填补空白。本标准的制定,有利于推动氢气输送和存储管道用钢的研发与推广,有利于进一步推进我国向双碳减排目标迈进。


范围和主要
技术内容

本标准适用于具备储存和输运双功能的高压和中低压氢气及天然气掺氢管道用钢板和钢带。

标准的主要技术内容包括

1)钢管用钢材的化学和力学性能要求

考虑氢在高应力下可能在钢管中产生的脆化效应,本项目对钢材的化学成分、微观组织和制备工艺提出了严格的要求。基于不同级别管线钢的氢相容性,提出了拉伸、疲劳、慢速率断裂韧性等力学性能要求以及相关检验试验方法。

管道系统所需无缝管和焊管的制作、焊接和检测等要求

2)钢管制造及敷设过程中焊接用焊材的选择、环焊缝焊接工艺的控制、焊缝及热影响区的组织、性能分析,尤其针对焊缝及热影响区在高氢及慢应变加载服役环境下的组织性能分析。


国内外情况
简要说明

国内外标准及其他情况说明(本标准与已有标准区别):

1. 国内外对该技术研究情况简要说明:法国Grhyd、英国HyDeploy、荷兰Sustainable Ameland等示范项目从全生命周期、安全性评估、泄露评估、耐久度评估、完整性管理、终端用户应用、环境与经济影响评估对掺氢天然气可行性进行分析测试并积累大量经验。美国HyBlend项目主要研究管道与氢气兼容性、生命周期分析、经济技术分析。对钢材部分的检验有作用,但对钢材本身的标准尚无。

2. 项目与国际标准或国外先进标准采用程度的考虑:美国标准ASME B31.12-2019 ‘Hydrogen Piping and Pipelines’允许纯氢长输管道可采用材质为 API 5L X42~X80 等级的电阻焊管、无缝钢管或双缝埋弧焊管。相比之下,欧洲标准CGA G-5.6-2013 ‘Hydrogen Pipeline Systems’对选材,基材焊口性能,成分与碳当量等指标限定更苛刻。

3. 与国内相关标准间的关系:目前国内外尚无输送和存储两用的管路系统相关标准。

4. 本标准不涉及知识产权的问题。


备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
氢气输送和存储管道用钢板及钢带行业标准项目建议书.doc (34.5KB)任务书(建议书)