氢气储存输送系统第2部分金属材料与氢环境
氢的储存和运输 -回复
氢的储存和运输-回复“氢的储存和运输”是一个研究和实践领域，旨在有效地储存和运输氢气作为一种清洁能源。
随着对可再生能源的需求日益增长，氢气作为一种高密度的能源媒介，被视为解决能源转型中能源储存和长距离运输的理想选择之一。
本文将逐步回答关于氢气储存和运输的问题。
第一部分：氢气的储存1. 为什么需要氢气的储存？随着可再生能源（如风能和太阳能）的不断发展，面临的一个主要问题是该类能源的波动性和不稳定性。
因此，储存是解决此类能源可靠性和稳定性的关键因素之一。
氢气作为一种高效能存储能源的介质，因其高能量密度和可再生性而备受瞩目。
2. 氢气的储存方法有哪些？氢气的储存方法主要包括压缩氢气、液化氢气和固态氢气储存。
其中，压缩氢气储存是最常见且成熟的方法，可将氢气压缩到高压储罐中。
液化氢气储存则是将氢气冷却到极低温度，使其变成液体。
固态氢气储存是一种新兴技术，利用吸附材料（如金属有机骨架材料）来吸附和释放氢气。
3. 哪种储存方法更可行？每种储存方法都有其优缺点。
压缩氢气储存相对成本较低且技术成熟，但需要大型储罐，并且在高压条件下存储氢气可能存在安全风险。
液化氢气储存能够实现更高的能量密度，但冷却和维持温度需要大量能源投入，也面临着氢气的热失配问题。
固态氢气储存是一项具备潜力的技术，但目前尚处于实验室阶段，需要进一步研究和开发。
第二部分：氢气的运输1. 如何运输氢气？氢气的运输主要包括管道输送、液体运输和高压船舶运输。
管道输送是最经济和常见的方式，可利用现有的天然气管道网络进行氢气输送。
液体运输则是将液化氢气装入特殊容器中通过船舶、铁路或卡车进行长距离运输。
高压船舶运输则适用于海洋运输，将压缩或液化氢气装载至大型船舶进行跨洋运输。
2. 氢气运输中面临的挑战是什么？氢气运输面临着一些挑战，包括安全性、能量损失和成本问题。
氢气是高爆炸性的气体，所以在运输过程中需要采取严格的安全措施，以确保避免任何意外事故。
此外，氢气在运输过程中可能会发生泄漏和损失，导致能量损失和环境污染。
基于金属材料的氢气储存技术研究
基于金属材料的氢气储存技术研究氢气作为一种能源，近年来备受关注。
但是，氢气的储存一直是难题，因为氢气具有如下的缺点：易泄漏、易燃爆、密度小、低温高压等。
为了克服这些缺点，过去提出了多种储存方式，如压缩、液化、固态和化学吸附等。
本文将从金属材料氢气储存技术的研究角度，探讨氢气储存的发展趋势。
一、金属材料在氢气储存方面的应用金属材料是目前氢气储存中应用最广泛的材料之一，金属材料常用作氢气的储存容器、催化剂、氢气传递材料等。
在金属材料中，常用的有铁、钛、镁、钯、铝、镍等。
目前，比较成功的一种金属储氢材料是氢化物。
氢化物是一种将氢与另一种元素形成离子化合物，它在储氢方面有独特的优势。
因为储氢过程中，氢化物可以实现氢气的物理吸附，从而大幅提高氢气的储存密度。
同时，氢化物的制备容易，可以通过简单的反应制备得到。
二、氢气储存技术的发展趋势1.金属材料化学吸附氢气储存技术金属材料化学吸附储氢技术是近年来较为前沿的氢气储存技术。
化学吸附储氢是一种通过催化剂介导氢分子与固体材料之间氢键的形成而实现的氢气储存方法。
早期的研究表明，基于金属材料的氢化物化学吸附储氢方案能够实现氢气储备密度较高的储氢方案。
然而，由于金属材料化学吸附氢气储存技术在实现可控氢气储存方面存在显示困难，其实际应用广泛度和可靠性还需要进一步提升。
2.金属氢化物储氢材料的制备优化金属氢化物储氢材料是目前氢气储存中应用最广泛的储氢材料之一，其在储氢密度、制备成本等方面具有优势。
然而，当前，金属氢化物储氢材料的產品稳定性、热稳定性、压力稳定性等性能仍然不理想，进一步的优化和完善仍需进行深入的探索和研究。
3.金属-有机框架材料在氢气储存中的应用金属-有机框架材料(MOFs)是一种由金属离子或簇通过有机构建单元配成的材料。
由于其稳定性和多孔性等特点，被广泛研究作为气体存储材料。
研究表明，相对于采用纯金属储氢材料，采用由金属-有机框架材料制成的储氢材料能够具有更高的储能密度和更好的热稳定性。
高压氢环境金属材料氢损伤试验标准化研究
高压氢环境金属材料氢损伤试验标准化研究杨立红1 贺甲元1 王志杰2 李 莉1 曾 皓1 张 翼1 黄 伟1（1.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院； 2. 中国石油大学（北京））摘 要：在高压氢气环境下金属材料很容易发生氢脆现象，导致材料脆性断裂。
为了预防此类事故发生，通常对临氢金属材料力学性能进行检测，但是目前国内外标准并没有统一规范氢损伤试验流程，导致实验结果各不相同，无法直接用于实际工程建设指导。
本实验室结合现场工况条件，通过电化学高压气相氢渗透的方法确定渗氢参数及充氢饱和时间，完善并改善金属材料拉伸试验流程，建立完整、科学、易操作的氢损伤试验规范。
关键词：电化学高压氢气渗透，充氢饱和时间，拉伸性能评价Study on Standardization of Hydrogen Damage Test of Metal Materials inHigh-pressure Hydrogen EnvironmentYANG Li-hong 1 HE Jia-yuan 1 WANG Zhi-jie 2 LI Li 1 ZENG Hao 1 ZHANG Yi 1 HUANG Wei 1(1.Sinopec Petroleum Exploration and Production Research Institute; 2. China University of Petroleum (Beijing)）Abstract: In the high-pressure hydrogen environment, metal materials are prone to hydrogen embrittlement, resulting in brittle fracture of materials. In order to prevent such accidents, the mechanical properties of hydrogen metal materials are usually tested. However, at present, domestic and foreign standards do not uniformly standardize the hydrogen damage test process, resulting in different experimental results, which cannot be directly used for actual engineering construction guidance. In this paper, combined with the on-site working conditions, the hydrogen permeation parameters and hydrogen filling saturation time are determined by electrochemical high-pressure gas-phase hydrogen infiltration, the tensile test process of metal materials is improved, and a complete, scientific and easy-to-operate hydrogen damage test specification is established.Keywords: electrochemical high-pressure hydrogen permeation, hydrogen saturation time, evaluation of tensile properties作者简介：杨立红，现就职中国石化石油勘探开发研究院，主任师，主要从事油田化学研究。
金属材料之储氢材料ppt课件
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A一B:为吸氢过程的第二步，固溶体进一步与氢反应，
产生相变，形成金属氢化物;
B点以后：为第三步，氢溶入氢化物形成固溶体，氢压
增加。
提高温度，平台压力升高，但有效氢 容量减少
.
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p-c-T曲线是衡量贮氢材料热力学性能的重要特
性曲线。通过该图可以了解金属氢化物中能含多
少氢(％)和任一温度下的分解压力值。 p-c-T曲线
动植物的生存！！！
人类的出路何在？－新能源研究势在必
行！！！
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对中国来说，首要的是开发水力资源和 生物质能，其次是发展地热能、风能和 太阳能。太阳能和风能的利用存在较大 的新材料问题。
太阳照射到地面的能量相当于全球能耗 的1.6万倍，既无污染，又是永久性能源。 可惜太阳辐射到地球的能量密度太低， 只有1kW/m2，还受气候影响。
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太阳能的利用形式主要有两种:－是热能的直接 利用，如利用镜面或反射槽将太阳光聚焦在收 集器上，由中间介质吸热产生蒸汽，推动气轮 机组发电，美国单台容量己达80MW；另一种形 式是利用小型太阳能装置为房屋采暖供热，现 己大量应用。研制高效、长寿、廉价的光伏转 换材料已成为目前能源新材料领域的重要课题。
缺点：
氢吸、放动力学性能差：释放温度高， 250℃以上，反应速度慢，氢化困难
抗蚀能力差，特别是作为阴极贮氢合
金材料。
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⑵稀土系合金
以LaNi5 为代表的稀土储氢合金被认为是所有 储氢合金中应用性能最好的一类，荷兰Philips实 验室首先研制
. 初期氢化容易, 反应速度快, 吸-放氢性能优良, 20℃ 时氢分解压仅几个大气压. 但是镧价格高, 循环退 化严重,易粉化.
氢气在复合材料中的储存性能研究
氢气在复合材料中的储存性能研究氢气作为一种清洁能源备受关注，然而其高压储存存在着安全隐患和能量密度不高的问题。
因此，研究氢气在复合材料中的储存性能具有重要意义。
一、复合材料在氢气储存中的应用复合材料由两种或更多种材料组合而成，具有较高的强度和刚度。
因此，将氢气储存系统与复合材料相结合，可以提高氢气储存的安全性和效率。
目前，很多研究表明，复合材料在氢气储存中发挥着重要作用。
1.1 复合材料的选择在选择复合材料时，需要考虑其耐压性能、密封性能和热稳定性等因素。
常见的复合材料包括碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料和聚合物基复合材料等。
这些复合材料都具有较高的强度和耐腐蚀性，适合用于氢气储存系统。
1.2 复合材料的优势与传统的金属材料相比，复合材料具有更轻、更坚固、更耐腐蚀等优点。
在氢气储存系统中，使用复合材料可以减轻整体重量，提高系统的耐压性能和密封性能，从而提高氢气的储存效率。
1.3 复合材料的挑战虽然复合材料在氢气储存中具有潜力，但也面临着一些挑战。
例如，复合材料的制造成本较高，且在高温下容易发生脆化现象。
因此，如何降低制造成本、提高耐高温性能是目前研究的重点。
二、复合材料在氢气储存中的性能研究针对复合材料在氢气储存中的性能，研究者进行了大量的实验和模拟分析。
他们主要从以下几个方面展开研究：2.1 压力容器的性能压力容器是氢气储存系统的核心组成部分，其性能直接影响着氢气的储存效率和安全性。
研究者通过实验和模拟分析，探讨了不同复合材料在压力容器中的性能表现，为氢气储存系统的设计提供了参考依据。
2.2 密封性能的研究氢气是一种极易泄漏的气体，而氢气泄漏会导致爆炸等严重后果。
因此，提高氢气储存系统的密封性能至关重要。
研究者通过实验和模拟，研究了复合材料的密封性能，探讨了不同密封结构对氢气泄漏的影响，为系统的改进提供了思路。
2.3 热稳定性的研究在氢气储存过程中，容器会受到来自氢气的高温影响。
因此，复合材料的热稳定性也是研究的焦点之一。
氢气储存输送系统
氢气储存输送系统第3部分：金属材料氢脆敏感度试验方法(征求意见稿)国家标准编制说明标准起草组二〇一七年八月十二日1.工作简况1.1 编写目的及任务来源氢能具有来源多样、洁净环保、储运便捷、利用高效等优点，其开发和利用备受关注。
日本、美国、德国等发达国家纷纷加大氢能技术研发的科技力量和资金投入，并将发展氢能作为国家能源战略。
我国也十分重视氢能技术的开发和利用，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》、《中国制造2025（2015-2025）》、《能源技术革命创新行动计划（2016-2030）》、《“十三五”国家科技创新规划（2016-2020）》等均对氢能发展作了部署。
我国要重点研究高效低成本的化石能源和可再生能源制氢技术，经济高效氢储存和输配技术，燃料电池基础关键部件制备和电堆集成技术，燃料电池发电及车用动力系统集成技术，形成氢能和氢燃料电池技术规范与标准。
大力发展氢能，是我国转变能源消费结构、保障能源安全、缓解雾霾、促进温室气体减排、使经济保持可持续发展的重要举措。
近年来，氢能在客车、轿车、物流车、邮政车、备用电源、分布式发电、热电联供等领域的应用中初见端倪。
然而，氢气易泄漏扩散、可燃范围宽、燃烧热值高、爆炸能量大并对材料具有劣化作用，加上氢气储存输送系统往往结构复杂且操作条件多样，使用风险高，现有规范标准的制定不能满足实际需要已成为氢能大规模推广应用的障碍之一。
氢气储存输送系统包括氢气储存系统、氢气压缩系统、氢气输送系统、氢气灌装系统及其组合系统，其工艺设计、材料选择、防火防爆等方面必须考虑氢气的特性。
它既有共性技术，如抗氢材料筛选、氢气环境材料力学性能，以及防氢气泄漏、防氢气积聚、防氢气起火、降低氢气爆炸危害等方面的安全要求，又在氢气压缩、储存、灌注和输送方面有特殊技术要求。
为规范氢气储存和运输，保障安全，有必要制订标准《氢气储存输送系统》。
标准《氢气储存输送系统》分为8个部分。
金属材料之储氢材料
储氢材料通过物理吸附或化学反 应的方式储存氢气，具有高容量 、高纯度、低成本等优点。
储氢材料的分类
根据储氢原理，储氢材料可分为 物理吸附储氢和化学反应储氢两
类。
物理吸附储氢材料主要利用材料 表面的物理吸附作用储存氢气， 具有较高的储存密度和安全性。
化学反应储氢材料通过化学反应 将氢气储存于材料的化学键中， 具有较高的储存容量和较低的成
02 金属储氢材料的特性
金属储氢原理
金属与氢气发生反应，通过物理吸附或化学键合的方式将氢气储存于金属材料中。
金属储氢过程中，氢气与金属原子之间相互作用，形成稳定的金属氢化物。
金属储氢的原理主要基于金属的化学性质和晶体结构，不同的金属具有不同的储氢 能力和特性。
金属储氢材料的优点
01
02
03
高储氢密度
燃油效率和环保性能。
汽车热能回收
03
金属储氢材料可以吸收和释放大量的热能，可用于汽车热能回
收和利用。
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THANKS
降低成本和提高安全性
成本
金属储氢材料的成本较高，限制了其 大规模应用。通过降低材料成本、优 化制备工艺和提高回收利用率，可以 降低金属储氢材料的成本。
安全性
金属储氢材料在充放氢过程中存在一 定的安全隐患。因此，提高金属储氢 材料的安全性是当前面临的重要挑战。 通过改进材料结构和控制反应条件， 可以降低安全风险。
材料复合化
金属间化合物
多层复合材料
通过控制金属元素的配比和合成条件， 制备具有优异性能的金属间化合物储 氢材料。
将不同种类的金属储氢材料进行多层 复合，利用各层材料的优点实现优异 的综合性能。
纳米复合材料
将金属储氢材料与纳米尺度的其他材 料（如碳纳米管、陶瓷颗粒等）进行 复合，以提高材料的储氢性能和机械 强度。
氢环境对高钢级管线钢力学性能影响规律研究
◀石油管工程▶氢环境对高钢级管线钢力学性能影响规律研究∗艾红倪１㊀张东１㊀于浩波２㊀彭世垚３㊀欧阳欣３㊀张对红３㊀刘啸奔１(１ 中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程中心㊀２ 中国石油大学(北京)油气装备材料失效与腐蚀防护北京市重点实验室㊀３ 国家管网科学技术研究总院分公司)艾红倪ꎬ张东ꎬ于浩波ꎬ等.氢环境对高钢级管线钢力学性能影响规律研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０２３ꎬ５１(１２):１３６－１４４.ＡｉＨｏｎｇｎｉꎬＺｈａｎｇＤｏｎｇꎬＹｕＨａｏｂｏꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈ￣ｇｒａｄｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２３ꎬ５１(１２):１３６－１４４.摘要:在 双碳 目标背景下ꎬ天然气管道掺氢将成为未来大规模㊁长距离输送氢气的主要方式ꎮ但氢气的掺入将会对现有天然气管道运行㊁安全维护等方面带来新的挑战ꎮ针对纯氢环境下高钢级管道力学性能劣化规律不明确的问题ꎬ通过总结并对比现有试验过程中纯氢环境模拟方法ꎬ优选出高压动态气相充氢作为试验的纯氢环境模拟方法ꎬ并在不同纯氢环境㊁１ ０１ˑ１０－４和１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ这２种位移速率下ꎬ针对Ｘ８０管线钢开展了多组高压慢应变速率拉伸试验ꎬ获得试验数据及试样断口形貌ꎬ分析氢对管线钢力学性能的影响ꎮ分析结果认为:在纯氢环境中Ｘ８０管线钢的屈服强度㊁极限抗拉强度相对于空气环境中略微增加ꎬ增加程度均小于８％ꎻ在１ ０１ˑ１０－４和１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ这２种位移速率的氢环境下ꎬＸ８０管线钢的断后伸长率分别减小了６ ０４％和１４ ８８％ꎬ表明随着位移速率的减小ꎬ管线钢氢损伤程度增大ꎻ气相缓蚀剂和环己胺对Ｘ８０管线钢氢损伤均有抑制作用ꎮ研究结果对高压天然气管道掺氢或纯氢管道的设计与评价具有一定的参考价值ꎮ关键词:氢气输送ꎻ高钢级管线ꎻ掺氢ꎻ力学性能ꎻ断口形貌ꎻ相容性试验ꎻ抗拉强度中图分类号:ＴＥ８３２㊀文献标识码:Ａ㊀ＤＯＩ:１０ １６０８２/ｊ ｃｎｋｉ ｉｓｓｎ １００１－４５７８ ２０２３ １２ ０２０ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨｉｇｈ￣ＧｒａｄｅＰｉｐｅｌｉｎｅＳｔｅｅｌＡｉＨｏｎｇｎｉ１㊀ＺｈａｎｇＤｏｎｇ１㊀ＹｕＨａｏｂｏ２㊀ＰｅｎｇＳｈｉｙａｏ３㊀ＯｕｙａｎｇＸｉｎ３㊀ＺｈａｎｇＤｕｉｈｏｎｇ３㊀ＬｉｕＸｉａｏｂｅｎ１(１ ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒｏｆＯｉｌａｎｄＧａｓＰｉｐｅｌｉｎｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳａｆｅｔｙꎬＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ(Ｂｅｉｊｉｎｇ)ꎻ２ ＢｅｉｊｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭａｔｅｒｉａｌＦａｉｌｕｒｅａｎｄＣｏｒｒｏｓｉｏｎＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒＯｉｌａｎｄＧａｓＥｑｕｉｐｍｅｎｔꎬＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ(Ｂｅｉｊｉｎｇ)ꎻ３ 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８８％ꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇｔｈａｔａｓｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒａｔｅｄｅｃｒｅａｓｅｓꎬｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎｄａｍａｇｅｔｏｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｉｎｃｒｅａｓｅｓꎻｇａｓｅｏｕｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓａｎｄｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌａｍｉｎｅｅｘｈｉｂｉｔｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙｅｆｆｅｃｔｓｏｎｈｙｄｒｏｇｅｎ￣ｉｎ￣ｄｕｃｅｄｄａｍａｇｅｔｏＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｉｎｄｉｎｇｓｐｒｏｖｉｄｅｖａｌｕａｂｌｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎ￣ｂｌｅｎｄｉｎｇｎａｔｕｒａｌｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｓｏｒｐｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎｐｉｐｅｌｉｎｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｈｙｄｒｏｇｅｎｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎꎻｈｉｇｈ￣ｇｒａｄｅｓｔｅｅｌｐｉｐｅｌｉｎｅｓꎻｈｙｄｒｏｇｅｎｂｌｅｎｄｉｎｇꎻｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙꎻｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙꎻｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｔｅｓｔꎻｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ０㊀引㊀言双碳 目标的提出明确了我国能源系统向低碳化转型的关键时间节点ꎬ而氢能对于 双碳 目标的实现起到了尤为重要的作用[１－２]ꎮ氢能的利用首先要解决大规模㊁安全及高效运输氢气的问题ꎮ利用现有天然气管道输送混氢天然气对降低氢气输送成本㊁扩大输送范围有重要意义ꎬ更有力地促进了西部可再生能源制氢的发展[１]ꎮ进入２１世纪后ꎬ多个国家均设立了天然气管道混氢输送示范项目[３－４]ꎬ并且相继开展了在役天然气管道掺氢试验与研究ꎬ取得了一定的研究成果ꎮ在役天然气管道掺入氢气后ꎬ由于氢气与天然气特性存在差异ꎬ将会给掺氢天然气系统的运行与维护带来技术和安全等方面的挑战ꎬ其中氢对管道母材及焊缝的影响是建设掺氢天然气管道需解决的首要问题ꎮ近年来ꎬ我国天然气长输管道正向着长运距㊁大口径㊁高压力及高钢级方向发展ꎬ且输气干线所用钢材以Ｘ７０和Ｘ８０管线钢为主ꎬ故相关学者相继以高钢级管道为研究对象ꎬ分别针对设计㊁运行㊁评价及维护等诸多方面开展研究[１０－１８]ꎮ在目前氢与管道相容性研究中ꎬ所开展的试验主要针对纯氢环境㊁煤制气环境或低掺氢比(体积分数)条件下等级在Ｘ７０及以下的管线钢力学性能的研究[５－９]ꎬ且由于氢环境试验标准不完善ꎬ导致现有的试验结果不准确ꎬ不同学者得出的研究结论存在显著差异[１９－２２]ꎮ于是提出接近真实管道服役状态的氢环境模拟方法来完善试验标准ꎬ并探究氢环境下高钢级管道力学性能劣化规律ꎬ是我国高压天然气管道掺氢可行性论证的重要一环ꎮ本文通过总结并对比现有试验过程中氢环境的模拟方法ꎬ得出接近于真实管道服役状态的氢环境模拟方法ꎬ并结合研究需求ꎬ以Ｘ８０管线钢为主要研究对象ꎬ开展慢应变速率拉伸试验ꎬ获得试验数据及试样断口形貌ꎬ分析氢对管线钢力学性能的影响规律ꎬ以期为掺氢天然气管道完整性评价提供数据基础ꎮ１㊀试验环境与试验标准１ １㊀氢环境模拟方法在已开展的氢与管道相容性试验中ꎬ对于氢环境的模拟主要分为２类:预充氢环境和临氢环境ꎮ所谓预充氢是指在力学试验开始前将试验所用试样置于静态氢环境下ꎬ充氢完成后再进行力学性能测试试验ꎬ主要采用高压气相预充氢㊁电化学预充氢[２３]以及高压气相热充氢等方法ꎻ动态充氢则是在力学性能测试试验过程中ꎬ采用液相或气相充氢的方法对试样进行动态充氢操作[２４－２６]ꎮ统计已发表文献发现ꎬ目前相关试验主要通过电化学充氢和气相充氢２种方式开展ꎮ由于试验条件限制㊁电化学充氢操作简单等ꎬ目前采用电化学充氢方法进行氢与管道相容性试验占有较大比例ꎮ文献[７]㊁[２７]及[２８]均通过电化学预充氢方法对多种ＡＰⅠ级管线钢(Ｘ６０ＳＳ㊁Ｘ６０㊁Ｘ７０㊁Ｘ８０及Ｘ１００等)的氢脆敏感性进行试验研究ꎬ结果表明:每种管线钢的力学性能都发生了明显下降ꎬ产生了延性损失ꎬ但电化学充氢后的管线钢试样在常温下放置７ｄ后延性损失可恢复ꎬ且充氢后断裂韧度与氢气体积分数呈线性关系降低ꎬ焊缝热影响区表现出较低的冲击性能ꎮ对于气相充氢ꎬ国内多位学者[２９－３１]分别对Ｘ５２㊁Ｘ６０㊁７３１２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期艾红倪ꎬ等:氢环境对高钢级管线钢力学性能影响规律研究㊀㊀㊀Ｘ６５及Ｘ７０等多种管线钢分别在纯氢㊁低掺氢比的混氢环境中开展慢应变速率拉伸试验ꎬ结果表明:氢环境下材料的屈服强度和抗拉强度变化不大ꎬ但断后伸长率以及断面收缩率显著降低ꎬ且降低程度随材料强度的增加而增大ꎬ并伴随有断口形貌的变化ꎮ国内外研究机构[３２－３５]在低掺氢比(氢气体积分数为１％)㊁纯氢条件下对Ｘ７０管线钢开展ＣＴＯＤ(裂纹尖端张开位移)试验ꎬ结果表明:氢降低了管线钢的断裂韧度ꎬ在掺氢比１％㊁１０ＭＰａ纯氢条件下Ｘ７０管线钢的断裂韧度从常温下的０ ４２ｍｍ分别降低到０ ２１和０ １１ｍｍꎮ从目前的研究情况来看ꎬ国内外对Ｘ８０管线钢在氢环境下力学性能影响规律的研究较少ꎬ尤其是在高压气相充氢环境下开展的试验较为匮乏ꎬ应大量开展相关试验ꎬ明确在高压氢气条件下氢对Ｘ８０管线钢力学性能的劣化规律ꎮ与电化学预充氢相比ꎬ室温高压气相预充氢在充氢的过程中氢原子在试样表面的扩散更加均匀ꎬ可以有效地改善电化学预充氢后氢原子在试样表面与内部之间存在的较大质量分数梯度问题ꎮ由于掺氢或纯氢管道的运行环境为常温高压含氢环境ꎬ所以采用高压气相的方法是试验试样进行预充氢的最佳方法ꎮ高压气相动态充氢过程中ꎬ氢渗入试样所经历的吸附㊁解离㊁扩散和偏聚行为将与管线钢所受的应力状态耦合ꎬ同时满足工况相似㊁应力场相似及氢质量分数扩散场相似原则[３６]ꎮ因此ꎬ若开展氢环境下管线钢力学性能试验ꎬ目前最准确㊁最能反映管材真实服役状态的氢环境模拟方法为高压气相预充氢＋高压气相动态充氢方法ꎮ１ ２㊀试验标准在试验标准方面ꎬ国内外都已颁布关于氢环境下测定材料力学性能的试验标准ꎮ在国外ꎬ美国材料与试验协会颁布的ＡＳＴＭＧ１４２ ９８(２０１６)«测定金属在氢气中氢脆敏感性的标准试验方法»中ꎬ规定了在高压或高温２种气态含氢环境中测定金属拉伸性能的方法ꎬ其中包括光滑圆棒试样及缺口试样２种用于测试的试样ꎮ国内与氢环境下测定材料力学性能试验有关的标准是ＧＢ/Ｔ３４５４２ ２ ２０１８«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»ꎬ标准中规定了氢环境下测定材料力学性能的试验方法㊁设备要求㊁试样信息以及注意事项等但是上述标准还没有形成完整的体系[３７]ꎬ对于氢环境下材料断裂韧度测定的试验方法及标准还没有明确和详细的规定ꎬ试验过程中一些参数的选取范围㊁操作细节也尚未在标准中体现ꎮ由于缺乏国际统一的金属材料相容性试验标准ꎬ目前各国学者使用气相充氢方法得到的试验结果呈现不同形式的分散性ꎬ甚至还存在试验结论相矛盾的情况[６ꎬ３０]ꎮ因此ꎬ亟需进一步开展试验研究ꎬ并制定国际统一的金属材料相容性试验标准体系ꎬ使得试验结果相对准确并呈现可重复性ꎮ２㊀慢应变速率拉伸试验２ １㊀试验准备本文中试验材料选用ø１２１９ｍｍˑ２２ｍｍ的Ｘ８０管线钢ꎬ化学成分(质量分数)如表１所示ꎬ试样如图１所示ꎮ试验开始前ꎬ用１０００号砂纸打磨试样以除去试样表面的加工痕迹ꎬ防止其影响试验结果ꎬ之后使用去离子水冲洗试样ꎬ最后将其放置于真空的干燥器皿中备用ꎮ图１㊀试验试样图Ｆｉｇ １㊀Ｔｅｓｔｓａｍｐｌｅｄｉａｇｒａｍ表１㊀Ｘ８０管线钢的质量分数试验选用美国ＣＯＲＴＥＳＴ公司生产的慢应变速率腐蚀试验拉伸机ꎬ具体试验操作过程参考标准ＡＳＴＭＧ１４２进行ꎮ本文共开展６组试验ꎬ详细工况信息如表２所示ꎮ第１~４组试验可探究氢对管线钢应力应变本构特性的影响ꎬ以及位移速率对管线钢氢致损伤的影响ꎻ第５组试验在氢气环境中加入了气相缓蚀剂ꎬ结合第３㊁４组试验所得的数据８３１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期可探究缓蚀剂对管线钢氢损伤是否存在抑制作用ꎻ环己胺具有极性基因可作为有机缓蚀剂ꎬ为探究其对管线钢氢损伤的影响ꎬ设置了第６组试验ꎬ结合第３㊁４组试验可探究环己胺对管线钢氢损伤是否存在抑制作用ꎮ表２㊀试验工况信息３㊀氢对管线钢力学性能影响规律３ １㊀应力应变本构特性３ １ １㊀氢环境的影响选用表２中第１~４组试验所得到的数据绘制不同条件下Ｘ８０管线钢的应力－应变曲线ꎬ如图２所示ꎮ从图２可知ꎬ在氢气环境与空气环境下Ｘ８０钢弹性阶段无明显差异ꎬ相较于空气环境ꎬ在氢气环境下钢的颈缩点对应的应力和应变值明显增大ꎬ颈缩阶段曲线走势较为陡峭ꎬ且断裂所用时间较短ꎮ在材料力学中描述管线钢拉伸性能的力学性能指标主要包括屈服强度㊁极限抗拉强度㊁试样断后伸长率及断面收缩率[３８]等ꎮ其中试样的断后伸长率㊁断面收缩率可作为氢脆敏感性的量化指标ꎬ断后伸长率和断面收缩率越小ꎬ管线钢的脆性越强[３９]ꎮ本文选用断后伸长率作为Ｘ８０管线钢氢损伤程度的评价指标ꎬ其计算公式为:Ａ＝[(Ｌｒ－Ｌ０)/Ｌ０]ˑ１００％(１)式中:Ａ为断后伸长率ꎬ％ꎻＬｒ为试样断裂后标距段长度ꎬｍｍꎻＬ０为标距段原始长度ꎬｍｍꎮ在氢气环境中ꎬ管线钢断后伸长率相对于空气环境中的降低程度用氢脆指数Ｆ表示[４０－４１]:Ｆ＝Ａ０－ＡＨＡ０ˑ１００％(２)式中:Ｆ为氢脆指数ꎬ％ꎻＡ０为空气中的断后伸长率ꎬ％ꎻＡＨ为在氢气中的断后伸长率ꎬ％ꎮ利用试验数据以及公式得出每组试验Ｘ８０管线钢的力学性能指标ꎬ如表３所示ꎮ图２㊀不同条件下Ｘ８０管线钢的应力－应变曲线Ｆｉｇ ２㊀Ｓｔｒｅｓｓ￣ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ表３㊀氢气或空气环境下Ｘ８０管线钢的力学性能－４ｍｍ/ｓ时ꎬ在氢气环境中Ｘ８０管线钢的屈服强度相较于空气环境中增加了３ ３８％ꎻ对于极限抗拉强度ꎬ在２种位移速率的氢环境下钢的极限抗拉强度相对于空气环境下分别增大了７ ２３％和３ ７７％ꎬ氢使Ｘ８０管线钢的断后伸长率在２种位移速率下分别减小了６ ０４％和１４ ８８％ꎬ使钢的塑性降低ꎮ３ １ ２㊀位移速率的影响将第２㊁４组试验得到数据处理后绘制成如图３所示的曲线ꎮ从图３可以看出:在２种位移速率９３１ ２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期艾红倪ꎬ等:氢环境对高钢级管线钢力学性能影响规律研究㊀㊀㊀图３㊀不同位移速率的氢气环境下Ｘ８０管线钢的应力－应变曲线Ｆｉｇ ３㊀Ｓｔｒｅｓｓ￣ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｉｎｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒａｔｅｓ的氢气环境下Ｘ８０钢弹性阶段无明显差异ꎻ对于屈服阶段ꎬ在应变相同的情况下位移速率为１ ０１ˑ１０－４ｍｍ/ｓ的氢气环境中钢所对应的应力值略大于位移速率为１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ的应力值ꎻ在位移速率为１ ０１ˑ１０－４ｍｍ/ｓ的氢气环境下ꎬＸ８０管线钢的颈缩点对应的应力和应变值明显大于位移速率为１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ条件下的值ꎬ颈缩阶段的曲线走势较为平缓ꎬ且断裂所用时间较长ꎮ位移速率对Ｘ８０管线钢氢损伤的影响程度用位移速率变化前后氢脆指数的变化率来表示ꎬ记为Ｋꎬ计算公式如下:Ｋ＝ＦＨ１－ＦＨ２ＦＨ１ˑ１００％(３)式中:Ｋ为影响程度ꎬ％ꎻＦＨ１为试样在较小位移速率条件下的氢脆指数ꎬ％ꎻＦＨ２为试样在较大位移速率条件下的氢脆指数ꎬ％ꎮ利用公式以及试验数据分别得出２组试验Ｘ８０管线钢的断后伸长率㊁氢脆指数以及位移速率影响程度ꎬ结果如表４所示ꎮ从表４可以看出:随着位移速率的减小ꎬＸ８０管线钢的屈服强度和极限抗拉强度都明显降低ꎬ断后伸长率也随之降低ꎬ导致氢脆指数增大ꎬ使Ｘ８０管线钢塑性降低ꎻ位移速率从１ ０１ˑ１０－４ｍｍ/ｓ降低到１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ对钢氢损伤影响程度为５９ ４０％ꎬ说明位移速率对Ｘ８０管线钢氢损伤程度影响较大ꎮ表４㊀不同位移速率条件下Ｘ８０管线钢的力学性能图４㊀不同缓蚀剂条件下Ｘ８０管线钢应力－应变曲线Ｆｉｇ ４㊀Ｓｔｒｅｓｓ￣ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｉｎｈｉｂｉｔｏｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ为探究缓蚀剂对Ｘ８０管线钢氢损伤的抑制作用ꎬ选用表２中第３~６组试验所得到的Ｘ８０管线钢应力㊁应变值绘制相应的应力－应变曲线ꎬ结果如图４所示ꎮ从图４可以看出ꎬ这４种不同的试验环境对Ｘ８０管线钢弹性阶段的力学性能无显著影响ꎮ从颈缩点来看ꎬ在纯氢气和氢气＋气相缓蚀剂２种环境下ꎬＸ８０管线钢的颈缩点相近ꎬ且颈缩点对应的应力和应变值均大于空气环境中颈缩点对应的值ꎬ而在图４所示的４种环境中ꎬ在氢气＋环己胺环境下Ｘ８０管线钢的颈缩点对应的应力和应变值最大ꎮ对于总应变ꎬ在氢气＋气相缓蚀剂环境下Ｘ８０管线钢的总应变最大ꎬ空气环境下Ｘ８０管线钢的总应变略小ꎬ而氢气＋环己胺环境下Ｘ８０管线钢的总应变次之ꎬ纯氢气环境下Ｘ８０管线钢的总应变最小ꎮ缓蚀剂对Ｘ８０管线钢氢损伤的影响程度用缓蚀剂加入前后氢脆指数的变化率来表示ꎬ记为Ｉꎬ其计算公式如下:Ｉ＝ＦＨ－ＦＨ＋ＬＦＨˑ１００％(４)式中:ＦＨ为试样在氢气环境中的氢脆指数ꎬ％ꎻＦＨ＋Ｌ为试样在氢气＋缓蚀剂环境中的氢脆指数ꎬ％ꎮ利用公式以及试验数据分别得出每组试验Ｘ８０管线钢的断后伸长率㊁氢脆指数以及缓蚀剂影响程度ꎬ结果如表５所示ꎮ通过观察断后伸长率可以得出ꎬ气相缓蚀剂的加入使Ｘ８０管线钢的断后伸长率相较于纯氢环境增大了２７ ６２％ꎬ甚至高于空气环境中的值ꎬ使管线钢的塑性增强ꎻ环己胺的加入０４１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期使Ｘ８０管线钢的断后伸长率增大了３ １４％ꎬ但低于空气环境中的值ꎬ使管线钢的塑性较纯氢环境略有增强ꎮ氢环境中加入气相缓蚀剂对Ｘ８０管线钢氢损伤影响程度为１５８ ００％ꎬ而加入环己胺的影响程度为１７ ９４％ꎬ意味着气相缓蚀剂和环己胺对Ｘ８０管线钢氢损伤均有抑制作用ꎬ且气相缓蚀剂对其影响程度较大ꎬ环己胺的影响程度较小ꎮ表５㊀不同缓蚀剂条件下Ｘ８０管线钢的力学性能Ｔａｂｌｅ５㊀ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅ试验完成后ꎬ利用ＫＹＫＹ－ＥＭ６２００型扫描电子显微镜对断裂后的试样的断口形貌进行观察ꎬ得到各试样在放大不同倍数下的断口形貌图ꎬ如图５㊁图６及图７所示ꎮ图５㊀氢气或空气环境下Ｘ８０钢试样的断口形貌Ｆｉｇ ５㊀ＦｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆＸ８０ｓｔｅｅｌｓｐｅｃｉｍｅｎｉｎｈｙｄｒｏｇｅｎｏｒａｉｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ观察图５可以得到:在空气环境中试样断口有明显的颈缩现象ꎬ且收缩面积较大㊁断口面积较小ꎻ在纯氢气环境中试样断口也存在颈缩现象ꎬ但相对于空气环境收缩面积较小㊁断口面积较大ꎬ此现象表明在空气环境中Ｘ８０管线钢试样相对于纯氢环境塑性变形较大ꎻ在空气环境中试样的断口形貌包括中心纤维区和边缘的剪切区ꎮ图５ａ中用红色标记成Ⅰ的区域为中心纤维区ꎬ标记成Ⅱ的区域为剪切区ꎮ剪切区相对平整ꎬ与断面成４５ʎꎮ而在纯氢环境中试样的断口形貌不存在相对平整的剪切区ꎬ只具有中心纤维区ꎬ且出现明显的裂纹ꎬ这意味着氢会导致Ｘ８０管线钢母材的塑性降低ꎮ观察图６中放大１０００倍的Ｘ８０管线钢试样在空气环境中的断口形貌可得ꎬ在空气环境下试样断口形貌以韧窝为主ꎮ其中半径大㊁深度较深的韧窝称为大韧窝(如图６ｂ和图６ｄ中用红色方形标记的区域)ꎬ同时大韧窝周围会夹杂着较小而密集且均匀分布的韧窝称为小韧窝(如图６ｂ和图６ｄ中用红色椭圆形标记的区域)ꎬ此类断口形貌具有典型的韧性断裂特征ꎮ当试验环境为位移速率１ ０１ˑ１０－４ｍｍ/ｓ的纯氢环境时ꎬ观察放大２００倍的试样的断口形貌发现ꎬ在纯氢环境下Ｘ８０管线钢试样出现图６㊀不同位移速率条件下Ｘ８０钢试样的断口形貌Ｆｉｇ ６㊀ＦｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＸ８０ｓｔｅｅｌｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒａｔｅｓ明显的裂纹ꎬ如图６ｅ中蓝色椭圆形标记的区域ꎮ在放大１０００倍的试样断口形貌中大韧窝(红色方形标记的区域)的数量相较于空气中明显减少ꎬ半径变小ꎬ深度变浅ꎬ且小韧窝(红色椭圆形标记的区域)的分布较为稀疏ꎻ同时在韧窝周围出现较小且平滑的过渡区域ꎬ呈现出准解理特征ꎬ如图６ｆ中蓝色方形标记的区域ꎬ此类断口形貌特征为典型的脆性断裂特征ꎮ在其余条件不变的条件下ꎬ将位移速率减小至１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ后ꎬ放大２００倍的试样断口形貌中裂纹尺寸变大ꎬ几乎贯穿整个断面ꎬ如图６ｇ所示ꎮ进一步观察放大１０００倍的试样断口形貌发现ꎬ大韧窝逐渐消失ꎬ小韧窝数量也随之减少且尺寸极为窄小㊁分布更加稀疏ꎬ同时断面较为平滑ꎬ出现较大的准解理平面ꎬ如图１４１２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期艾红倪ꎬ等:氢环境对高钢级管线钢力学性能影响规律研究㊀㊀㊀６ｈ所示ꎮ这表明随着位移速率的减小ꎬＸ８０管线钢的塑性损失增大ꎬ且内部出现明显裂纹ꎬ氢脆现象加剧ꎬ失效风险增大ꎮ图７㊀不同环境下Ｘ８０钢试样断口形貌Ｆｉｇ ７㊀ＦｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆＸ８０ｓｔｅｅｌｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ对比图７中位移速率为１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ㊁不同环境下进行试验得到的Ｘ８０管线钢母材试样的断口形貌可以得到ꎬ在氢气＋气相缓蚀剂环境下放大２００倍的试样断口形貌中裂纹消失ꎬ断面特征主要以韧窝为主ꎬ如图７ｅ所示ꎮ进一步观察放大１０００倍的试样断口形貌发现ꎬ大韧窝的数量㊁半径及深度均大于纯氢环境中的值ꎬ但小于空气环境中的值ꎬ如图７ｆ所示ꎬ其断裂形式为韧性断裂ꎮ而在氢气＋１００ｍＬ环己胺环境下放大２００倍的试样断口形貌中仍然存在细小的裂纹ꎬ断面特征同样以韧窝为主ꎬ如图７ｇ所示ꎮ进一步观察放大１０００倍的试样断口形貌发现ꎬ大韧窝的数量㊁半径及深度均大于纯氢环境中的值ꎬ但小于氢气＋气相缓蚀剂环境中的值ꎬ如图７ｈ所示ꎬ其断裂形式为韧性断裂ꎮ上述现象说明ꎬ气相缓蚀剂与环己胺均有降低在纯氢环境下Ｘ８０管线钢塑性损失㊁减轻Ｘ８０钢氢损伤程度㊁抑制氢脆的作用ꎬ但气相缓蚀剂对Ｘ８０管线钢氢损伤的影响程度更大ꎬ抑制氢脆作用更强ꎮ４㊀结㊀论(１)高压气相预充氢＋高压气相动态充氢是目前最能反映管材实际服役工况的氢环境相容试验方法ꎮ(２)氢会使管线钢的屈服强度㊁极限抗拉强度略微增加ꎬ在１ ０１ˑ１０－４和１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ这２种位移速率的纯氢环境下分别增大了７ ２３％和３ ７７％ꎬ断后伸长率分别减小了６ ０４％和１４ ８８％ꎻ且位移速率对Ｘ８０管线钢氢损伤程度影响较大ꎬ位移速率从１ ０１ˑ１０－４ｍｍ/ｓ降低到１ ０１ˑ１０－５ｍｍ/ｓ对Ｘ８０管线钢氢损伤影响程度为５９ ４０％ꎬ随着位移速率的减小ꎬ管线钢氢损伤程度增加ꎮ(３)氢会降低管线钢的断裂韧度ꎬ在纯氢环境中的试样断口存在颈缩现象ꎬ但相对于空气环境收缩面积较小㊁断口面积较大ꎬ产生一定的塑性损失ꎬ且断口形貌特征为典型的脆性断裂特征ꎮ同时随着位移速率的减小ꎬ管线钢的塑性损失增大ꎬ且内部出现明显裂纹ꎮ(４)气相缓蚀剂和环己胺对Ｘ８０管线钢氢损伤均有抑制作用ꎬ且气相缓蚀剂对其影响程度较大ꎬ环己胺的影响程度较小ꎮ在抑制管线钢氢损伤的措施中ꎬ可以考虑采用气相缓蚀剂作为氢损伤的抑制剂ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]㊀黄晓勇ꎬ陈卫东ꎬ王永中ꎬ等.世界能源蓝皮书:世界能源发展报告(２０２１)[Ｍ].北京:社会科学文献出版社ꎬ２０２１.ＨＵＡＮＧＸＹꎬＣＨＥＮＷＤꎬＷＡＮＧＹＺꎬｅｔａｌ.Ｂｌｕｅｂｏｏｋｏｆｗｏｒｌｄｅｎｅｒｇｙ:ａｎｎｕａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｒｅｐｏｒｔｏｎｗｏｒｌｄｅｎｅｒｇｙ(２０２１)[Ｍ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＳｏｃｉａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ(Ｃｈｉｎａ)ꎬ２０２１.[２]㊀朱珠ꎬ廖绮ꎬ邱睿ꎬ等.长距离氢气管道运输的技术经济分析[Ｊ].石油科学通报ꎬ２０２３ꎬ８(１):１１２－１２４.ＺＨＵＺꎬＬＩＡＯＱꎬＱＩＵＲꎬｅｔａｌ.Ｔｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄｅｃｏｎｏｍ￣ｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｎｌｏｎｇ￣ｄｉｓｔａｎｃｅｈｙｄｒｏｇｅｎｐｉｐｅｌｉｎｅｔｒａｎｓｐｏｒ￣ｔａｔｉｏｎ[Ｊ].ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＳｃｉｅｎｃｅＢｕｌｌｅｔｉｎꎬ２０２３ꎬ８(１):１１２－１２４.[３]㊀ＤＥＭＩＲＭＥꎬＤＩＮＣＥＲＩ.ｃｏｓｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔａｎｄｅｖａｌｕａ￣ｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｈｙｄｒｏｇｅｎｄｅｌｉｖｅｒｙｓｃｅｎａｒｉｏｓ[Ｊ].Ｉｎｔｅｒｎａ￣ｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０１８ꎬ４３(２２):１０４２０－１０４３０.[４]㊀ＩＳＡＡＣＴ.ＨｙＤｅｐｌｏｙ:ｔｈｅＵＫ ｓｆｉｒｓｔｈｙｄｒｏｇｅｎｂｌｅｎｄｉｎｇｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｐｒｏｊｅｃｔ[Ｊ].ＣｌｅａｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０１９ꎬ３(２):１１４－１２５.２４１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期[５]㊀ＢＡＥＫＵＢꎬＬＥＥＨＭꎬＢＡＥＫＳＷꎬｅｔａｌ.ＨｙｄｒｏｇｅｎｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｆｏｒＸ－７０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｉｎｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎｇａｓ[Ｃ]ʊＡＳＭＥ２０１５ＰｒｅｓｓｕｒｅＶｅｓｓｅｌｓａｎｄＰｉｐｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.ＢｏｓｔｏｎꎬＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓꎬＵＳＡ:ＡＳＭＥꎬ２０１５:Ｖ０６ＢＴ０６Ａ０１８.[６]㊀ＨＵＡＮＧＧꎬＺＨＥＮＧＪＹꎬＭＥＮＧＢꎬｅｔａｌ.ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＸ７０ｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｉｎｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｎａｔｕｒａｌｇａｓ/ｈｙｄｒｏｇｅｎｍｉｘｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎬ２０２０ꎬ２９(３):１５８９－１５９９. [７]㊀ＭＯＳＴＡＦＩＪＵＲＲＫＭꎬＭＯＨＴＡＤＩ￣ＢＯＮＡＢＭＡꎬＯＵＥＬＬＥＴＲꎬｅｔａｌ.ＡｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｒｏｌｅｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡＰＩＸ６０ꎬＸ６０ＳＳꎬａｎｄＸ７０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｓ[Ｊ].ＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ２０１９ꎬ９０(８):１９０００７８. [８]㊀ＮＧＵＹＥＮＴＴꎬＰＡＲＫＪꎬＫＩＭＷＳꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｌｏｗｐａｒｔｉａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｉｎａｍｉｘｔｕｒｅｗｉｔｈｍｅｔｈａｎｅｏｎｔｈｅｍｅ￣ｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＸ７０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌ[Ｊ].Ｉｎｔｅｒｎａ￣ｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０２０ꎬ４５(３):２３６８－２３８１.[９]㊀ＳＯＮＧＥＪꎬＢＡＥＫＳＷꎬＮＡＨＭＳＨꎬｅｔａｌ.Ｎｏｔｃｈｅｄ￣ｔｅｎｓｉｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｕｎｄｅｒｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｇａｓｅｏｕｓｈｙｄｒｏｇｅｎ:ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌＸ７０ａｎｄａｕｓｔｅｎｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｔｙｐｅ３０４Ｌꎬ３１６Ｌｓｔｅｅｌｓ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０１７ꎬ４２(１２):８０７５－８０８２. [１０]㊀郑伟ꎬ张宏ꎬ刘啸奔ꎬ等.断层作用下管道应变计算有限元模型对比研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０１５ꎬ４３(１２):１０９－１１３.ＺＨＥＮＧＷꎬＺＨＡＮＧＨꎬＬＩＵＸＢꎬｅｔａｌ.ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅＦＥＭｍｏｄｅｌｓｏｆｂｕｒｉｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｕｎｄｅｒｆａｕｌｔｍｏｖｅｍｅｎｔ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０１５ꎬ４３(１２):１０９－１１３.[１１]㊀杨辉ꎬ王富祥ꎬ钟婷ꎬ等.基于应变的高钢级管道环焊缝适用性评价[Ｊ].石油机械ꎬ２０２２ꎬ５０(５):１５０－１５６.ＹＡＮＧＨꎬＷＡＮＧＦＸꎬＺＨＯＮＧＴꎬｅｔａｌ.Ｓｔｒａｉｎ￣ｂａｓｅｄａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｇｉｒｔｈｗｅｌｄｓｏｎｈｉｇｈ￣ｇｒａｄｅｓｔｅｅｌｐｉｐｅｌｉｎｅ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２２ꎬ５０(５):１５０－１５６.[１２]㊀赵新威ꎬ曾祥国ꎬ姚安林ꎬ等.地震载荷作用下埋地输气管道的数值模拟[Ｊ].石油机械ꎬ２０１４ꎬ４２(３):１０４－１０９.ＺＨＡＯＸＷꎬＺＥＮＧＸＧꎬＹＡＯＡＬꎬｅｔａｌ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｂｕｒｉｅｄｇａｓｐｉｐｅ￣ｌｉｎｅｕｎｄｅｒｓｅｉｓｍｉｃｌｏａｄ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎ￣ｅｒｙꎬ２０１４ꎬ４２(３):１０４－１０９.[１３]㊀张宏ꎬ吴锴ꎬ冯庆善ꎬ等.高钢级管道环焊缝断裂韧性与裂尖拘束关系[Ｊ].石油学报ꎬ２０２３ꎬ４４(２):３８５－３９３.ＺＨＡＮＧＨꎬＷＵＫꎬＦＥＮＧＱＳꎬｅｔａｌ.Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅ￣ｔｗｅｅｎｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｃｒａｃｋｔｉｐｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｏｆｈｉｇｈ￣ｓｔｒｅｎｇｔｈｐｉｐｅｇｉｒｔｈｗｅｌｄｓ[Ｊ].ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｅｉｓｉｎｉ￣ｃａꎬ２０２３ꎬ４４(２):３８５－３９３.[１４]㊀ＪＩＡＮＧＪＸꎬＺＨＡＮＧＨꎬＺＨＡＮＧＤꎬｅｔａｌ.Ｆｒａｃｔｕｒｅｒｅ￣ｓｐｏｎｓｅｏｆｍｉｔｒｅｄＸ７０ｐｉｐｅｌｉｎｅｗｉｔｈｃｒａｃｋｄｅｆｅｃｔｉｎｂｕｔｔｗｅｌｄ:ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｔｈｉｎ￣ＷａｌｌｅｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬ２０２２ꎬ１７７:１０９４２０. [１５]㊀张宏ꎬ吴锴ꎬ冯庆善ꎬ等.高钢级管道环焊接头力学性能与适用性评价研究进展[Ｊ].油气储运ꎬ２０２２ꎬ４１(５):４８１－４９７.ＺＨＡＮＧＨꎬＷＵＫꎬＦＥＮＧＱＳꎬｅｔａｌ.Ｓｔａｔｅｏｆｔｈｅａｒｔｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｆｉｔｎｅｓｓ￣ｆｏｒ￣ｓｅｒｖｉｃｅａｓｓｅｓｓ￣ｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈ￣ｇｒａｄｅｐｉｐｅｌｉｎｅｇｉｒｔｈｗｅｌｄ[Ｊ].Ｏｉｌ＆ＧａｓＳｔｏｒａｇｅａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎꎬ２０２２ꎬ４１(５):４８１－４９７. [１６]㊀刘啸奔ꎬ房茂立ꎬ郑倩ꎬ等.基于ＰＦＤＨＡ的Ｘ８０管道应变失效可靠度计算方法[Ｊ].应用力学学报ꎬ２０２２ꎬ３９(１):１４８－１５４.ＬＩＵＸＢꎬＦＡＮＧＭＬꎬＺＨＥＮＧＱꎬｅｔａｌ.ＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｓｔｒａｉｎｆａｉｌｕｒｅｂａｓｅｄｏｎＰＦＤＨＡ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＭｅ￣ｃｈａｎｉｃｓꎬ２０２２ꎬ３９(１):１４８－１５４.[１７]㊀ＷＵＫꎬＺＨＡＮＧＤꎬＦＥＮＧＱＳꎬｅｔａｌ.Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｆｒａｃｔｕｒｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｐｉｐｅｇｉｒｔｈｗｅｌｄｂａｓｅｄｏｎｆａｉｌｕｒｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｄｉａｇｒａｍ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｒｅｓｓｕｒｅＶｅｓｓｅｌｓａｎｄＰｉｐｉｎｇꎬ２０２３ꎬ２０４:１０４９５０. [１８]㊀李燕ꎬ帅健ꎬ隋永莉ꎬ等.含气孔缺陷的管道环焊缝应力分析[Ｊ].石油科学通报ꎬ２０１６ꎬ１(３):４１７－４２４.ＬＩＹꎬＳＨＵＡＩＪꎬＳＵＩＹＬꎬｅｔａｌ.Ｓｔｒｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｉｒ￣ｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｉｐｅｌｉｎｅｗｅｌｄｓｅａｍｓｗｉｔｈｐｏｒｅｄｅｆｅｃｔｓ[Ｊ].ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＳｃｉｅｎｃｅＢｕｌｌｅｔｉｎꎬ２０１６ꎬ１(３):４１７－４２４. [１９]㊀ＨＡＬＬＪＥꎬＨＯＯＫＥＲＰꎬＪＥＦＦＲＥＹＫＥ.Ｇａｓｄｅｔｅｃ￣ｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎ/ｎａｔｕｒａｌｇａｓｂｌｅｎｄｓｉｎｔｈｅｇａｓｉｎｄｕｓｔｒｙ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０２１ꎬ４６(２３):１２５５５－１２５６５.[２０]㊀ＹＩＬＤＩＲＩＭＡ.ＮＡＴＵＲＡＬＨＹ(ｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｎａｔｕｒａｌｇａｓｎｅｔｗｏｒｋｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｄｅｌｉｖｅｒｙ)ｐｒｏｊｅｃｔｏｂ￣ｊｅｃｔｉｖｅｓａｎｄｓｏｍｅｒｅｓｕｌｔｓ[Ｃ]ʊ１８ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＰｅ￣ｔｒｏｌｅｕｍａｎｄＮａｔｕｒａｌＧａｓＣｏｎｇｒｅｓｓａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆＴｕｒｋｅｙ.ＡｎｋａｒａꎬＴｕｒｋｅｙ:ＥｕｒｏｐｅａｎＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｏｆＧｅｏ￣ｓｃｉｅｎｔｉｓｔｓ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓꎬ２０１１:ｃｐ－３７７－００１５５. [２１]㊀ＡＮＯＮ.ＧＤＦＳｕｅｚꎬＭｃＰｈｙｉｎＦｒｅｎｃｈＧＲＨＹＤｐｒｏｊｅｃｔｏｎｍｅｔｈａｎｅꎬｈｙｄｒｏｇｅｎ[Ｊ].ＦｕｅｌＣｅｌｌｓＢｕｌｌｅｔｉｎꎬ２０１２ꎬ２０１２(１２):１０.[２２]㊀ＫＩＰＰＥＲＳＭＪꎬＤＥＬＡＡＴＪＣꎬＨＥＲＭＫＥＮＳＲＪＭꎬｅｔａｌ.Ｐｉｌｏｔｐｒｏｊｅｃｔｏｎｈｙｄｒｏｇｅｎｉｎｊｅｃｔｉｏｎｉｎｎａｔｕｒａｌｇａｓｏｎｉｓ￣ｌａｎｄｏｆＡｍｅｌａｎｄｉｎｔｈｅＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ[Ｃ]ʊＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧａｓＵｎｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ２０１１(ＩＧＲＣ２０１１).ＳｅｏｕｌꎬＫｏｒｅａ:ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧａｓＵｎｉｏｎＲｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂｙｔｈｅＳｅｃｒｅｔａｒｙＧｅｎｅｒａｌ(ＩＧＵ)ꎬ２０１１:１１６３－１１７７. [２３]㊀张士欢ꎬ王荣.Ｘ８０管线钢电化学充氢后的断裂特３４１２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期艾红倪ꎬ等:氢环境对高钢级管线钢力学性能影响规律研究㊀㊀㊀性研究[Ｊ].石油机械ꎬ２００８ꎬ３６(１):１６－１８.ＺＨＡＮＧＳＨꎬＷＡＮＧＲ.ＳｔｕｄｙｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌａｆｔｅｒｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｃｈａｒ￣ｇｉｎｇ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２００８ꎬ３６(１):１６－１８.[２４]㊀李守英ꎬ胡瑞松ꎬ赵卫民ꎬ等.氢在钢铁表面吸附以及扩散的研究现状[Ｊ].表面技术ꎬ２０２０ꎬ４９(８):１５－２１.ＬＩＳＹꎬＨＵＲＳꎬＺＨＡＯＷＭꎬｅｔａｌ.Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｄ￣ｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄｉｆｆｕｓｉｏｎｏｎｓｔｅｅｌｓｕｒｆａｃｅ[Ｊ].ＳｕｒｆａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ４９(８):１５－２１.[２５]㊀ＰＯＵＮＤＢＧ.Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｄｉｆｆｕｓｉｏｎ/ｔｒａｐｐｉｎｇｍｏｄｅｌｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｉｎｇｒｅｓｓｉｎｈｉｇｈ￣ｓｔｒｅｎｇｔｈａｌｌｏｙｓ[Ｊ].Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎꎬ１９８９ꎬ４５(１):１８－２５.[２６]㊀ＺＨＡＮＧＴＹꎬＺＨＥＮＧＹＰꎬＷＵＱＹ.Ｏｎｔｈｅｂｏｕｎｄａ￣ｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｐｅｒｍｅａｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｉｒｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅ￣ｔｙꎬ１９９９ꎬ１４６(５):１７４１.[２７]㊀ＷＡＮＧＲ.ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｏｎｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆａＸ７０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌ[Ｊ].ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００９ꎬ５１(１２):２８０３－２８１０.[２８]㊀ＬＥＥＪＡꎬＬＥＥＤＨꎬＳＥＯＫＭＹꎬｅｔａｌ.Ｈｙｄｒｏｇｅｎ￣ｉｎ￣ｄｕｃｅｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓｄｒｏｐｉｎｗｅｌｄｃｏａｒｓｅ￣ｇｒａｉｎｅｄｈｅａｔ￣ａｆ￣ｆｅｃｔｅｄｚｏｎｅｓｏｆｌｉｎｅｐｉｐｅｓｔｅｅｌ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈａｒａｃｔｅｒ￣ｉｚａｔｉｏｎꎬ２０１３ꎬ８２:１７－２２.[２９]㊀ＮＡＮＮＩＮＧＡＮＥꎬＬＥＶＹＹＳꎬＤＲＥＸＬＥＲＥＳꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｉｎｔｈｒｅｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｓｉｎｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｇａｓｅｏｕｓｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ[Ｊ].ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１２ꎬ５９:１－９.[３０]㊀ＢＡＥＤＳꎬＳＵＮＧＣＥꎬＢＡＮＧＨＪꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｈｉｇｈｌｙｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄｈｙｄｒｏｇｅｎｇａｓｃｈａｒｇｉｎｇｏｎｔｈｅｈｙｄｒｏ￣ｇｅｎｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｏｆＡＰＩＸ７０ｓｔｅｅｌ[Ｊ].ＭｅｔａｌｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ２０１４ꎬ２０(４):６５３－６５８. [３１]㊀张体明ꎬ王勇ꎬ赵卫民ꎬ等.高压煤制气环境下Ｘ８０钢及热影响区的氢渗透参数研究[Ｊ].金属学报ꎬ２０１５ꎬ５１(９):１１０１－１１１０.ＺＨＡＮＧＴＭꎬＷＡＮＧＹꎬＺＨＡＯＷＭꎬｅｔａｌ.Ｈｙｄｒｏ￣ｇｅｎｐｅｒｍｅａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＸ８０ｓｔｅｅｌａｎｄｗｅｌｄｉｎｇＨａｚｕｎｄｅｒｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏａｌｇａｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ[Ｊ].ＡｃｔａＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｓｉｎｉｃａꎬ２０１５ꎬ５１(９):１１０１－１１１０. [３２]㊀ＢＡＥＫＵＢꎬＬＥＥＨＭꎬＢＡＥＫＳＷꎬｅｔａｌ.ＨｙｄｒｏｇｅｎｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｆｏｒＸ－７０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｉｎｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎｇａｓ[Ｃ]ʊＡＳＭＥ２０１５ＰｒｅｓｓｕｒｅＶｅｓｓｅｌｓａｎｄＰｉｐｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.ＢｏｓｔｏｎꎬＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓꎬＵＳＡ:ＡＳＭＥꎬ２０１５:Ｖ０６ＢＴ０６Ａ０１８.[３３]㊀ＮＧＵＹＥＮＴＴꎬＰＡＲＫＪＳꎬＫＩＭＷＳꎬｅｔａｌ.Ｅｎｖｉｒｏｎ￣ｍｅｎｔｈｙｄｒｏｇｅｎｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌＸ７０ｕｎ￣ｄｅｒｖａｒｉｏｕｓｇａｓｍｉｘｔｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｉｔｈｉｎｓｉｔｕｓｍａｌｌｐｕｎｃｈｔｅｓｔｓ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ:Ａꎬ２０２０ꎬ７８１:１３９１１４.[３４]㊀ＳＨＡＮＧＪꎬＷＡＮＧＪＺꎬＣＨＥＮＷＦꎬｅｔａｌ.Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎｖｓ.ｈｙｄｒｏｇｅｎ/ｎａｔｕｒａｌｇａｓｍｉｘ￣ｔｕｒｅｏｎｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｗｏｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｓ[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＬｅｔｔｅｒｓꎬ２０２１ꎬ２９６:１２９９２４. [３５]㊀ＳＨＡＮＧＪꎬＺＨＥＮＧＪＹꎬＨＵＡＺＬꎬｅｔａｌ.ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＸ７０ｉｎｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎ￣ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｇａｓｍｉｘｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０２０ꎬ４５(５２):２８２０４－２８２１５.[３６]㊀郑津洋ꎬ周池楼ꎬ徐平ꎬ等.高压氢环境材料耐久性测试装置的研究进展[Ｊ].太阳能学报ꎬ２０１３ꎬ３４(８):１４７７－１４８３.ＺＨＥＮＧＪＹꎬＺＨＯＵＣＬꎬＸＵＰꎬｅｔａｌ.Ｒ＆Ｄｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｔｅｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎ[Ｊ].ＡｃｔａＥｎｅｒｇｉａｅＳｏｌａｒｉｓｓｉｎｉｃａꎬ２０１３ꎬ３４(８):１４７７－１４８３. [３７]㊀张来斌ꎬ胡瑾秋ꎬ张曦月ꎬ等.氢能制－储－运安全与应急保障技术现状与发展趋势[Ｊ].石油科学通报ꎬ２０２１ꎬ６(２):１６７－１８０.ＺＨＡＮＧＬＢꎬＨＵＪＱꎬＺＨＡＮＧＸＹꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓｏｆｓａｆｅｔｙａｎｄｅｍｅｒｇｅｎｃｙｇｕａｒａｎｔｅｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎꎬｓｔｏｒａｇｅａｎｄｔｒａｎｓ￣ｐｏｒｔａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎ[Ｊ].ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＳｃｉｅｎｃｅＢｕｌｌｅｔｉｎꎬ２０２１ꎬ６(２):１６７－１８０.[３８]㊀ＣＨＥＮＧＹＦ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｈｙｄｒｏｇｅｎｐｅｒ￣ｍｅａｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈＸ－６５ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌａｎｄｉｔｓｉｍｐｌｉｃａ￣ｔｉｏｎｓｏｎｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｒｅｓｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｃｒａｃｋｉｎｇ[Ｊ].Ｉｎｔｅｒ￣ｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２００７ꎬ３２(９):１２６９－１２７６.[３９]㊀褚武扬ꎬ乔利杰ꎬ李金许ꎬ等.氢脆和应力腐蚀[Ｍ].北京:科学出版社ꎬ２０１３:２４３－２４６. [４０]㊀ＭＯＲＯＩꎬＢＲＩＯＴＴＥＴＬꎬＬＥＭＯＩＮＥＰꎬｅｔａｌ.Ｈｙｄｒｏ￣ｇｅｎｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆａｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌＸ８０[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ:Ａꎬ２０１０ꎬ５２７(２７/２８):７２５２－７２６０.[４１]㊀ＴＡＫＡＳＡＷＡＫꎬＩＫＥＤＡＲꎬＩＳＨＩＫＡＷＡＮꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｒａｉｎｓｉｚｅａｎｄｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙｏｎｔｈｅｓｕｓ￣ｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙｔｏｈｉｇｈ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｙｄｒｏｇｅｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｅｍ￣ｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈ￣ｓｔｒｅｎｇｔｈｌｏｗ￣ａｌｌｏｙｓｔｅｅｌｓ[Ｊ].Ｉｎｔｅｒ￣ｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０１２ꎬ３７(３):２６６９－２６７５.㊀㊀第一作者简介:艾红倪ꎬ女ꎬ生于２０００年ꎬ２０２２年毕业于中国石油大学(北京)油气储运工程专业ꎬ现为在读硕士研究生ꎬ研究方向为油气储运设施结构强度ꎮ地址: (１０２２４９)北京市昌平区ꎮｅｍａｉｌ:ＡＨＮ＿２４６＠１６３ ｃｏｍꎮ通信作者:刘啸奔ꎬ电话:(０１０)８９７３１２３９ꎮｅｍａｉｌ:ｘｉａｏｂｅｎｌｉｕ＠ｃｕｐ ｅｄｕ ｃｎꎮ㊀收稿日期:２０２３－０６－０６(本文编辑㊀王刚庆)４４１ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２３年㊀第５１卷㊀第１２期。
第07章-氢的储存
第七章 氢的储存 —气态高压储氢
金属材料氢脆的影响因素
影响氢脆敏感性的因素有很多，主要分为两类：
合金成分
加工方法
。。。。。。
影响合金的显微 组织和亚结构的
因素
热处理方法
表面氧化膜
氢气压力
温度
环境因素 。。。。。。
应变速率
气体中的 杂质
在氢气中的 暴露时间
29
第七章 氢的储存 —气态高压储氢
9
第七章 氢的储存 —储氢量的计算
若干温度下氢气压缩因子与压力的关系
根据氢压缩因子z,可计算某一温度下达到一定的氢气密度所需要的
压力
10
第七章 氢的储存 —储氢量的计算
7-1
11
第七章 氢的储存 —氢能工业对储氢的要求
目前，常见的氢的储存方式主要有以下几种：
➢1)气态高压储存,把氢气加压储存于加压容器中； ➢2)深冷液化储存,使氢液化，然后把液氢储存于保温冷的真 空绝热容器中； ➢3)金属氢化物储存,使氢气跟能够氢化的金属或合金相化合， 以固体金属氢化物的形式储存起来； ➢4)其他氢化物储存, 将氢储存在有较高储氢能力的化合物中， 如：甲烷、氨或不饱和的烃中，以备需要时分解使用。
储氢容量达到6.5wt%以上才能满足实际应用的要求。因此
美国能源部（DOE）将储氢系统的目标定为：储氢容量为
6.55wt%、体积密度为62kg H2/m3。
4
From JoAnn Milliken (2002)
5
Current Status of Hydrogen Storage Systems and Materials
❖ 降低气体温度，则可在低得多的压力下达到同样 的气体密度。具体见下图
化学反应中的氢气的制取和储存
化学反应中的氢气的制取和储存氢气是一种非常重要的化学元素，它在生产和日常生活中都扮演着至关重要的角色。
然而，氢气是不能自然存在于环境中的，而是需要通过化学反应来制取。
同时，由于氢气的非常易燃和爆炸性，所以储存氢气也是一项非常复杂和具有挑战性的任务。
本文将详细介绍关于氢气制取和储存的知识，以及目前人们在解决这些问题上所做出的努力。
第一部分：氢气的制备方法制备氢气的化学反应有多种方法，包括与酸反应以及通过碱金属反应来制取氢气。
这里我们将介绍两个比较常用的方法：1.酸与金属反应制取氢气此方法是将酸（如盐酸或硫酸）和金属（如锌或铝）反应以制取氢气。
其反应方程式如下：Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2（盐酸）Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2（硫酸）这种方法制取的氢气纯度较高，但同时还伴随有一定的安全风险。
这是因为，在反应过程中会产生氯气或二氧化硫等有害气体，并且反应过程中还会产生剧烈的放热现象，增加了安全隐患。
2.碱金属与水反应制取氢气此方法是碱金属（如钠或锂）与水反应，产生氢气。
其反应方程式如下：2Na + 2H2O = 2NaOH + H2Li + H2O = LiOH + H2这种方法制取的氢气相对于与酸反应的方法来说更加安全，因为氢气的产生比较缓慢，不会产生过多热量和有害气体，但同时也不能忽视钠或锂等碱金属对水的反应极强的特性，需要进行有效安全控制。
以上两种方法虽然不同，但制取氢气的原理都是通过两种化学物质的反应，然后产生纯净的氢气。
在实践中，常常会根据不同的生产场景而选择最适合的方法来进行。
第二部分：氢气的储存方法储存氢气是一个相当棘手的问题，因为氢气具有非常高的易燃性和爆炸性。
目前，有许多不同的方法来储存氢气，包括压缩、液化和吸附等方法。
同时，还出现了一些新的储存方法，如氢化物储存和化学储存等。
1.压缩储存压缩储存是将氢气压缩成高压瓶中，这种方法特别适合于储存小规模的氢气。
Q_JW54-2019加氢站储氢压力容器
Q/JW 河北驹王专用汽车股份有限公司企业标准Q/JW54-2019加氢站储氢压力容器专项技术要求Special technical requirements for hydrogen storage pressurevessels in hydrogenation stations2019-11-01发布2019-12-01实施河北驹王专用汽车股份有限公司发布Q/JW54-2019前言………………………………………………………………………………ɪɪ引言………………………………………………………………………………ɪɪɪ1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3术语、定义和符号 (1)4一般要求 (3)5材料 (3)6设计 (4)7制造 (6)8使用管理 (8)前言本标准按GB/T1.1-2009给出的规则起草。
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这些专利的责任。
本标准由河北驹王专用汽车股份有限公司提出并归口。
本标准起草单位:合肥工业大学、河北驹王专用汽车股份有限公司本标准主要起草人:潘建华、朱金广、柳国祥、郭兵本标准为首次发布。
引言加氢站储氢压力容器具有如下特点：高纯氢气压力高，具有氢脆危险；压力波动频繁，具有疲劳失效危险；高压氢气能量大，失效危害严重；直接面向公众，涉及公共安全。
加氢站储氢压力容器一旦发生失效事故，将会直接危及人民生命和财产安全。
加氢站储氢压力容器属于特殊用途的压力容器，是随着氢能发展而出现的新事物，为保障人民生命和财产安全，规范加氢站储氢压力容器材料、设计、制造、使用和检验，2018年8月，河北驹王专用汽车股份有限公司与合肥工业大学进行校企合作，组织技术人员起草“加氢站储氢压力容器专项技术要求”。
经过多次讨论与修改，于2019年11月1日正式发布。
本标准是以此为基础制订的。
本标准没有必要、也不可能囊括适用范围内加氢站储氢压力容器的所有技术细节。
本标准规定的技术方法和技术要求不涉及任何专利。
金属储存氢气的原理
金属储存氢气的原理
金属储存氢气的原理是通过金属与氢气之间的物理或化学吸附作用来实现的。
具体原理包括：
1. 物理吸附：金属表面的孔隙结构或多孔性材料可以吸附氢气分子。
这种吸附是非化学性质的，金属表面的物理结构提供了吸附的场所。
常用的物理吸附金属储氢材料包括钛、镁等。
2. 化学吸附：金属与氢气之间发生化学反应，形成金属与氢气的化合物。
这种吸附是氢与金属之间的化学结合，储氢量较大。
常见的化学吸附金属储氢材料包括钯、铁等。
无论是物理吸附还是化学吸附，金属储氢材料都需要具备以下特点：
1. 高吸附容量：金属储氢材料需要具备足够的容纳氢气的能力，使得储氢量能够满足实际需求。
2. 快速充放氢速度：为了便于氢气储存和释放，金属储氢材料需要具备良好的充放氢速度，以实现高效率的氢气储存和利用。
3. 稳定性：金属储氢材料需要在长时间的使用中保持稳定性和可靠性，以确保储氢系统的安全性和可持续性。
金属储存氢气的原理为氢能的应用提供了可行的解决方案，但目前金属储氢技术还存在一些挑战，如吸附/解吸热量、循环寿命等问题，需要进一步研究和改进。
金属有机骨架化合物作为储氢材料的研究进展
金属有机骨架化合物作为储氢材料的研究进展一、本文概述随着全球能源需求的持续增长和环境保护意识的日益增强，清洁、高效的能源存储技术成为了当前科技研究的热点。
其中，氢能源因其高能量密度、零污染排放和可再生性等优点，被认为是最具潜力的未来能源之一。
然而，氢气的安全存储和高效运输是实现其广泛应用的关键。
金属有机骨架化合物（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）作为一种新型的多孔材料，因其高比表面积、可调孔径和丰富的功能基团等特性，在储氢材料领域展现出巨大的应用潜力。
本文旨在综述MOFs作为储氢材料的研究进展，从MOFs的结构特点、储氢性能、影响因素以及未来发展方向等方面进行深入探讨，以期为氢能源的安全高效存储提供理论支持和技术指导。
二、金属有机骨架化合物概述金属有机骨架化合物（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）是一类由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有高度有序多孔结构的晶体材料。
由于其独特的结构和性质，MOFs 在储氢、催化、分离、传感、药物输送等多个领域展现出巨大的应用潜力。
MOFs的结构多样性是其最突出的特点之一。
通过选择不同的金属离子、有机配体以及合成条件，可以制备出具有不同孔径、形状和功能的MOFs。
这种高度的可设计性和可调性使得MOFs能够针对特定的应用需求进行定制合成。
在储氢领域，MOFs因其高比表面积、低密度和可调的孔结构而备受关注。
其开放的金属位点和可功能化的有机配体为氢气的吸附和存储提供了有利条件。
MOFs还可以通过合成后修饰等方法引入特定的官能团，进一步提高其对氢气的吸附能力和选择性。
然而，MOFs作为储氢材料在实际应用中也面临一些挑战，如稳定性、循环性能以及成本等问题。
因此，如何在保持MOFs高储氢性能的同时提高其稳定性和降低成本是当前研究的热点和难点。
总体而言，金属有机骨架化合物作为一种新型的储氢材料，其独特的结构和性质使其在储氢领域具有广阔的应用前景。
简述金属储氢的原理及应用
简述金属储氢的原理及应用1. 金属储氢的原理金属储氢是一种将氢气吸附、储存于金属材料中的技术。
金属材料通常是具有储氢性能的金属合金或化合物。
以下是金属储氢的基本原理：1.吸附机制：金属材料的晶格结构可以吸附和储存氢气分子。
这是金属储氢的主要原理。
通过调整金属材料的结构、成分和微观性质，可以增强其吸附氢气的能力。
2.化学反应机制：金属材料也可以通过与氢气发生化学反应来储存氢气。
例如，钠和锂等金属与氢气反应生成氢化钠和氢化锂等化合物，从而实现氢气的储存。
3.物理吸附机制：除了化学反应，金属材料还可以通过物理吸附的方式储存氢气。
这种吸附是由于金属材料的表面上存在一些微观孔隙或毛细孔，可以吸附和固定氢气分子。
2. 金属储氢的应用金属储氢技术在以下领域有着广泛的应用：2.1 能源领域在能源领域，金属储氢技术可以用于存储和输送氢能。
氢气可以作为一种清洁、高效的能源，并且在燃烧过程中只产生水蒸气，不会产生有害的气体和颗粒物。
金属储氢技术可以解决氢能源存储和运输过程中的安全性和效率问题。
2.2 航天与航空领域金属储氢技术在航天与航空领域也具有重要应用。
航天器和航空器通常需要长时间的持续能源供应，而金属储氢技术可以提供高能量密度的氢气储存解决方案。
这种技术可使航天器的工作时间更长，同时减轻其质量负担。
2.3 汽车工业金属储氢技术在汽车工业中有着广泛的应用潜力。
由于氢燃料电池汽车具有零排放和续航里程长的特点，金属储氢技术可以为氢燃料电池车辆提供高效的氢气储存方案。
通过金属储氢技术，汽车可以更轻便地储存大量的氢气，提高车辆的可靠性和续航里程。
2.4 储能系统金属储氢技术还可以用于储能系统中。
随着可再生能源的快速发展，储能技术成为解决能源供需不平衡和频繁波动的重要手段。
金属储氢技术可以为储能系统提供高能量密度和长时间储存的解决方案，有助于提高能源利用效率和提供持续的可再生能源供应。
3. 金属储氢技术的优势和挑战金属储氢技术具有以下优势：•高能量密度：金属储氢技术可以提供高能量密度的氢气储存方案，有助于提高能源利用效率和减少储存空间的需求。
氢储存运输及加注技术教学课件：5.5固态储运氢技术及其应用
固态储运氢技术及其应用
大 型 装镁 置基 原固 型态 储 氢
固态储运氢技术及其应用
固态储运氢技术仍处于产业化初期阶段
规模低成本制备 大容量储氢罐设计 高温余热耦合集成技术
实现储氢合金的 高效安全吸放氢
谢谢大家
固态储运氢技术及其应用
固态储运氢技术及其应用
固态储运氢技术
固态储运氢技术
以储氢合金、配位氢化物、 MOF等固态储氢材料为 储氢介质，通过物理/化 学吸附或形成氢化物储存 与运输氢气的技术。
有实用化价值的是储氢合金
➢ 将储氢合金装填在特定的储氢罐中， 实现合金的充放氢。
➢ 氢气储存在固态储氢罐中
固态储运氢技术及其应用
储氢设备
20kW的PEM制氢设备 10kW的质子交换膜燃料电池堆
进行耦合 提高整体热量利用效率
固态储运氢技术及其应用
固态储氢合金的应用进展
LAVO
40kWh的备用电源用氢电池系统
低温型储氢合金作为氢储存介质
太 阳 能 电 池
电 解 水 制 氢
固 态 储 氢
燃 料 电 池 发 电
固态储运氢技术及其应用
金
加氢站
在室温即可释放氢气
固定式储能等固定场景
叉车等特殊移动应用场景
固态储运氢技术及其应用
工作温度超过150℃时
高
温
Mg系储氢材料
这类合金统称为高温型储氢合金
型
储
质量储氢密度为4-7.6%，可以在常温常压下进行氢气的存储和运输。
氢
合
我国镁资源总储量
➢ 世界第一
金
占全球约22.5%
➢ 近五年镁锭的市占率均保持在85%以上 ➢ 原料来源丰富且成本低
储氢材料简介ppt课件
三、储氢材料的研发
3.1.1 添加碳纳米管镁基材料的储氢性能 碳 碳12、、纳良具米纳米管：好有管的一优导定势热的：性吸和氢热性稳能定。性；
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三、储氢材料的研发
添加碳纳米管镁基材料的储氢性能
实验方法：球磨法（以氢气作为保护气体） 1）球磨过程：
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三、储氢材料的研发
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三、储氢材料的研发
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二、储氢材料的简介
氢能
氢能——利用氢燃烧时放出的热量作为能源。 氢能优势：
(1) 氢具有很高的燃烧值；
单位质量的氢气所含的化学能（142MJ/kg）至少是其他化学燃料 的三倍（例如，等质量的液体碳氢化合物是47MJ/kg）。 (2) 氢在氧气中燃烧只产生水，预计不会对环境产生负面影响，是一种 绿色的能源。
式中MH、为氢的固溶体相(a相)，MHy为氢化物相(p相)，△H。为氢 化物生成焙或氢化反应热。
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三、储氢材料的研发
金属或合金一氢体系吸放氢作用可用下图的气固反应过程来表示。
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三、储氢材料的研发
镁基材料的优势： (1)镁在地球上的储量丰富，储氢容量高（7.6wt%）; (2)价格低廉，被认为是一种很有发展前途的储氢材料; (3)镁可与氢气直接反应，在300-400℃和较高的氢压下， 反应生成MgH2。
蒸发损失； 对储槽绝热材料的要求高。
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二、储氢材料的简介
储氢方式比较
(c) 固态储氢 • 固态储氢的优势：
1) 体积储氢容量高 2) 无需高压及隔热容器 3) 安全性好，无爆炸危险 4) 可得到高纯氢，提高氢的附加值
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二、储氢材料的简介
储氢方式比较
体积比较：
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二、储氢材料的简介
氢能及燃料电池国家标准汇总表
GB/T 29123-2012 示范运行氢燃料电池电动汽车技术规范
GB/T 29124-2012 氢燃料电池电动汽车示范运行配套设施规范
GB/T 29126-2012 燃料电池电动汽车 车载氢系统 试验方法
GB/T 29918-2013 稀土系AB5型贮氢合金压力-组成等温线（PCI）的测试方法
GB/T 29411-2012 水电解氢氧发生器技术要求
GB/T 29412-2012 变压吸附提纯氢用吸附器
GB/T 29729-2013 氢系统安全的基本要求
GB/T 30718-2014 压缩氢气车辆加注连接装置
GB/T 30719-2014 液氢车辆燃料加注系统接口
GB/T 31138-2014 汽车用压缩氢气加气机
GB 4962-2008 氢气使用安全技术规程
GB/T 8650-2015 管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法
GB/T 13322-1991 金属覆盖层 低氢脆镉钛电镀层
GB/T 16942-2009 电子工业用气体 氢
GB/T 19349-2012 金属和其它无机覆盖层 为减少氢脆危险的钢铁预处理
GB/T 19350-2012 金属和其它无机覆盖层 为减少氢脆危险的涂覆后钢铁的处理
GB/T 23606-2009 铜氢脆检验方法
GB/T 24185-2009 逐级加力法测定钢中氢脆临界值试验方法
GB/T 24548-2009 燃料电池电动汽车 术语
GB/T 24549-2020 燃料电池电动汽车 安全要求
住建部国标
GB 50156-2021汽车加油加气加氢站技术标准
GB 50177-2005氢气站设计规范
氢气储存输送系统 第1部分 通用要求
氢气作为清洁能源之一，受到了越来越多的关注和重视。
为了更好地利用氢能源，高效地储存和输送氢气至关重要。
氢气储存输送系统的设计和建设需要满足一系列通用要求，以确保系统的安全、高效和可持续运行。
本文将从氢气储存、氢气输送和系统安全三个方面，探讨氢气储存输送系统的通用要求。
1.1 氢气储存的通用要求在设计氢气储存系统时，需要考虑以下通用要求：1.1.1 安全性氢气具有易燃易爆的特性，所以在储存氢气时，必须确保系统的安全性。
储存设施应具备防爆、防漏、防腐蚀、防静电等功能，并且应符合相关的安全标准和法规要求。
1.1.2 高效性储存氢气的设施需要具备高效的氢气储存和释放能力，以满足不同时间段和用途的氢气需求。
储存系统的能量转换效率也需要得到重视，以减少能源损耗和提高系统整体能源利用率。
1.1.3 可持续性氢气作为清洁能源，储存系统应具备可持续性，包括对环境友好、资源节约和循环利用等方面的要求。
1.2 氢气输送的通用要求在氢气输送系统设计中，需要考虑以下通用要求：1.2.1 高压输送能力氢气通常需要以高压形式进行输送，为了确保输送的效率和安全，输送系统需要具备足够的高压输送能力，以满足不同用途和距离的氢气输送需求。
1.2.2 管道材质和设计输送系统的管道材质应具备良好的耐压、耐腐蚀和耐磨损性能，以确保长期稳定的运行。
管道设计应考虑到氢气的特性，避免管道泄漏和氢气扩散等安全问题。
1.2.3 节能环保氢气输送系统应具备节能和环保的特性，尽量减少能源消耗和环境污染，符合可持续发展的要求。
1.3 系统安全的通用要求在氢气储存输送系统设计和运行中，安全始终是首要考虑的因素，因此系统安全性的通用要求包括：1.3.1 安全监测和报警储存输送系统需要安装各种传感器和监测设备，实时监测氢气的压力、温度、浓度等参数，发现异常情况及时报警并采取相应的措施。
1.3.2 故障应急处理系统应具备故障应急处理能力，当发生氢气泄漏、管道破裂等紧急情况时，能够迅速进行处理，减少安全风险和损失。
氢气储存输送系统第2部分金属材料与氢环境
《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》（征求意见稿）编制说明起草组二零一七年九月十九日1.工作简况1.1 编写目的及任务来源氢能具有来源多样、清洁环保、储运便捷、利用高效等优点，其开发和利用备受关注。
近年来，日本、美国、德国等发达国家纷纷加大氢能技术研发的科技力量和资金投入，并将发展氢能作为国家能源战略。
我国也十分重视氢能技术的开发和利用，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》、《中国制造2025（2015-2025）》、《能源技术革命创新行动计划（2016-2030）》、《“十三五”国家科技创新规划（2016-2020）》等均对氢能发展做出了部署。
我国要重点研究高效低成本的化石能源和可再生能源制氢技术，经济高效氢储存和输配技术，燃料电池基础关键部件制备和电堆集成技术，燃料电池发电及车用动力系统集成技术，形成氢能和氢燃料电池技术规范与标准。
大力发展氢能，是我国转变能源消费结构、保障能源安全、缓解雾霾、促进温室气体减排、使经济保持可持续发展的重要举措。
近年来，氢能在客车、轿车、物流车、邮政车、备用电源、分布式发电、热电联供等领域的应用中初见端倪。
然而，氢气易泄漏扩散、可燃范围宽、燃烧热值高、爆炸能量大并对材料具有劣化作用，再加上氢气储存输送系统往往结构复杂且操作条件多样，使用风险高，标准规范的制定不能满足实际需要已成为氢能大规模推广应用的障碍之一。
氢气储存输送系统包括氢气储存系统、氢气压缩系统、氢气输送系统、氢气灌装系统及其组合系统，其工艺设计、材料选择、防火防爆等方面必须考虑氢气的特性。
它既有共性技术，如抗氢材料筛选、氢气环境材料力学性能，以及防氢气泄漏、防氢气积聚、防氢气起火、降低氢气爆炸危害等方面的安全要求，又在氢气压缩、储存、灌注和输送方面有特殊技术要求。
为规范氢气储存和运输，保障安全，有必要制订标准《氢气储存输送系统》。
标准《氢气储存输送系统》分为8个部分。
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《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》（征求意见稿）编制说明起草组二零一七年九月十九日1.工作简况1.1 编写目的及任务来源氢能具有来源多样、清洁环保、储运便捷、利用高效等优点，其开发和利用备受关注。
近年来，日本、美国、德国等发达国家纷纷加大氢能技术研发的科技力量和资金投入，并将发展氢能作为国家能源战略。
我国也十分重视氢能技术的开发和利用，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》、《中国制造2025（2015-2025）》、《能源技术革命创新行动计划（2016-2030）》、《“十三五”国家科技创新规划（2016-2020）》等均对氢能发展做出了部署。
我国要重点研究高效低成本的化石能源和可再生能源制氢技术，经济高效氢储存和输配技术，燃料电池基础关键部件制备和电堆集成技术，燃料电池发电及车用动力系统集成技术，形成氢能和氢燃料电池技术规范与标准。
大力发展氢能，是我国转变能源消费结构、保障能源安全、缓解雾霾、促进温室气体减排、使经济保持可持续发展的重要举措。
近年来，氢能在客车、轿车、物流车、邮政车、备用电源、分布式发电、热电联供等领域的应用中初见端倪。
然而，氢气易泄漏扩散、可燃范围宽、燃烧热值高、爆炸能量大并对材料具有劣化作用，再加上氢气储存输送系统往往结构复杂且操作条件多样，使用风险高，标准规范的制定不能满足实际需要已成为氢能大规模推广应用的障碍之一。
氢气储存输送系统包括氢气储存系统、氢气压缩系统、氢气输送系统、氢气灌装系统及其组合系统，其工艺设计、材料选择、防火防爆等方面必须考虑氢气的特性。
它既有共性技术，如抗氢材料筛选、氢气环境材料力学性能，以及防氢气泄漏、防氢气积聚、防氢气起火、降低氢气爆炸危害等方面的安全要求，又在氢气压缩、储存、灌注和输送方面有特殊技术要求。
为规范氢气储存和运输，保障安全，有必要制订标准《氢气储存输送系统》。
标准《氢气储存输送系统》分为8个部分。
《第1部分：通用要求》主要规定氢气储存输送系统总体设计、安全附件和仪表、安装调试、运行管理和风险评估的通用要求；《第2部分：金属材料与氢环境相容性试验方法》提供金属材料在氢气环境下的力学性能测量方法（慢应变速率拉伸试验、疲劳寿命试验、断裂韧度试验、疲劳裂纹扩展速率试验），主要规定试验的通用要求（包括试验设备、试验气体等）、试样要求、试验程序和试验报告；《第3部分：金属材料氢脆敏感度试验方法》提供抗氢脆材料快速筛选方法，主要规定金属材料氢脆敏感度试验的一般要求、试验设备、试样要求、试验程序和试验报告；《第4部分：氢气储存系统技术要求》主要规定固定式氢气储存系统、移动式氢气储存系统的技术要求；《第5部分：氢气输送系统技术要求》主要规定氢气管道输送系统、氢气长管拖车输送系统的技术要求；《第6部分：氢气压缩系统技术要求》主要规定隔膜式压缩机、活塞式压缩机、离心式压缩机和气体增压器的技术要求；《第7部分：氢气灌装系统技术要求》主要规定工业气瓶灌装系统和车用气瓶充装系统的技术要求；《第8部分：氢气储存输送系统防火防爆技术》主要规定系统的报警、泄爆和阻火技术要求。
本标准制订项目由国家标准化管理委员会下达，项目编号为20140620-T-469，项目名称为《氢气储存输送系统 第2部分：金属材料与压缩氢环境相容性试验方法》。
根据全国氢能标准化技术委员会下达的任务，本标准由浙江大学牵头，其他多家单位共同承担本标准的制定任务。
1.2 简要工作过程（1）准备和启动阶段本标准《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》由全国氢能标准化技术委员会提出，于2014年获国家标准化管理委员会批复立项，属于首次编写的推荐性国家标准。
（2）起草阶段根据全国氢能标准化技术委员会下达的任务，在充分分析研究相关国际标准、国家标准、国内外资料的基础上，结合氢环境下材料性能试验的实践和科研成果，于2014年12月形成了本标准讨论稿。
2015年9月，全国氢能标准化技术委员会在杭州组织召开了本标准的研讨会，重点研究了本标准的适用范围、编排结构和总体内容，并修改完善了本标准讨论稿。
2016年4月，全国氢能标准化技术委员会再次在杭州组织召开了本标准的研讨会。
会议听取了本标准的编制工作进展情况，并对讨论稿进行了逐条研究讨论，形成了相应的修改意见。
与会专家经讨论决定，将标准中所有的“压缩氢环境”全部改为“氢环境”，相应的本标准名称由《氢气储存输送系统第2部分：金属材料与压缩氢环境相容性试验方法》改为《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》。
会后，起草组多次召开讨论会，对本标准讨论稿进行了仔细修改和完善，最终形成了本标准的征求意见稿。
2.国家标准编制依据及标准主要内容说明2.1 国家标准编制依据本标准编制过程中，参考的国内外相关标准主要有：（1）ANSI/CSA CHMC 1-2014 《Test methods for evaluating material compatibility in compressed hydrogen applications - Metals 》（2）ASTM G142-98（Reapproved 2011）《Standard Test Method for Determination of Susceptibility of Metals to Embrittlement in Hydrogen Containing Environments at High Pressure, High Temperature, or Both》（3）BS EN ISO 11114-4:2005 《Transportable gas cylinders — Compatibility of cylinder and valve materials with gas contents — Part 4：Test methods for selecting metallic materials resistant to hydrogen embrittlement》（4）GB/T 228.1 《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温拉伸试验方法》（5）GB/T 3075 《金属材料 疲劳试验 轴向力控制方法》（6）GB/T 6398 《金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法》（7）GB/T 15248 《金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法》（8）GB/T 21143 《金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法》2.2 标准主要内容说明本标准主要包括：（１）范围 （２）规范性引用文件 （３）术语和定义 （４）符号 （５）通用要求 （６）试验方法 附录Ａ（资料性附录）试验设备主体的基本结构 2.2.1适用范围本标准适用于金属材料在氢环境中的拉伸性能、疲劳性能以及断裂力学性能的测定。
金属材料应用于氢环境，可能会发生力学性能的劣化，这种劣化主要体现在拉伸性能、疲劳性能、断裂力学性能方面，因此拉伸性能参数、疲劳性能参数、断裂力学性能参数是评价金属材料与氢环境相容性的重要指标，故本标准规定了对拉伸性能、疲劳性能以及断裂力学性能的测定。
2.2.3术语和定义收录了本标准中涉及的5条术语和定义，包括环境箱、内部测量装置、外部测量装置、排放管、对比环境试验。
2.2.4通用要求（1）一般要求为了保证氢环境试验的安全性及试验结果的可靠性，对试验设备主体的基本结构、试验设备的检漏、试样的加工及保存提出了基本要求。
（2）试验设备规定了试验设备的一般要求，同时对环境箱、测量装置（包括内部测量装置和外部测量装置）提出了设计要求。
试验设备需满足氢系统安全的基本要求，GB/T 29729对此做了规定，本标准中实验系统的设计应满足其相关要求。
考虑到在一定的温度和压力条件下设备部件材料本身会产生氢脆，规定在试验压力和试验温度范围内，试验设备中与氢直接接触部件所选用的材料应经验证与氢具有良好的相容性。
考虑到作用在加载杆上因环境箱内部压力产生的轴向力会对试验结果产生影响，因此推荐使用适当的装置平衡此力。
考虑到氢气易爆的特性，规定试验系统中应包含防静电接地装置、超压泄放装置、阻火器、远程监测系统等，同时应具备事故发生时及时报警和处理的能力。
环境箱属于固定式压力容器，因此其材料、设计、制造、使用管理、定期检验等应符合TSG 21的相关规定。
考虑到环境箱在充放气体的过程中承受疲劳载荷，规定其设计应考虑疲劳载荷及氢气对材料性能劣化的影响，且设计寿命（循环次数）应大于或等于预期使用年限内的压力循环次数。
外部载荷测量装置的测量值受到因环境箱内部压力所产生的作用在加载杆上的轴向力以及加载杆与环境箱之间动密封处的摩擦力等因素的影响，因此需要对其进行修正。
（3）试验气体规定了气源的纯度、置换过程的相关操作及要求及环境箱内的气体纯度。
气源是指用于充注环境箱的气体，其纯度和杂质含量对后续的置换过程以及试验结果具有重要影响，本标准参考ANSI/CSA CHMC 1-2014中4.1.2的内容，规定了气源的氢气纯度以及杂质含量。
置换过程决定试验时环境箱内气体纯度是否达标。
置换过程的采样气体可通过采样容器或实时采样装置获得，当采用采样容器时，为了保证采样气体与环境箱内气体成分一致，规定采样容器及其与环境箱间的连接管路与环境箱同时进行置换。
为了保证置换过程的安全性，规定先采用惰性气体进行初次置换，之后再使用氢气置换，同时规定置换时气体压力不超过之后的试验压力。
置换过程可按照试验系统和试验类型来制定，但均应使得环境箱内的气体纯度满足要求。
本标准参考ANSI/CSA CHMC 1-2014中4.1.4.1的内容，规定了试样加载前以及试验结束。
时氢气中氧气和水的体积分数应分别小于或等于2×10-6和10×10-6（4）试验温度对试验温度的选取原则、推荐值、变化范围等进行了规定。
（5）试验压力对试验压力的选取原则、变化范围进行了规定。
本标准参考ANSI/CSA CHMC 1-2014中4.4.1的内容，规定了试验过程中环境箱内的压力应保持在（1±0.05）P的范围内。
考虑到环境箱内部测量装置在初始阶段信号的波动性，规定当环境箱内氢气加压至试验压力后，保压至少10 min，然后再进行试验。
考虑到试验过程中环境箱内氢气的压力有可能会降低，规定试验过程中可启动增压装置对环境箱内的氢气进行补压。
2.2.5试验方法对慢应变速率拉伸试验、疲劳寿命试验、断裂韧度试验以及疲劳裂纹扩展速率试验的相关内容进行了规定。
（1）慢应变速率拉伸试验通过慢应变速率拉伸试验可获得材料在氢环境下的屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率等基本力学性能参数。