摘要

附录D 高压氢气管道、低温不锈钢管道及其组成件技术要求
D.1 一般规定
D.2 卡套管及卡套管接头
D.3 阀门
D.4 液氢管道和低温氢气管道及其组成件的低温冲击试验
D.5 机械抓紧双卡套接头的型式试验

附录D 高压氢气管道、低温不锈钢管道及其组成件技术要求

D.1 一般规定
D.2 卡套管及卡套管接头
D.3 阀门
D.4 液氢管道和低温氢气管道及其组成件的低温冲击试验
D.5 机械抓紧双卡套接头的型式试验

D.1 一般规定

D.1.1 本附录第D.1节、第D.2节、第D.4节适用于设计压力大于或等于20MPa的高压氢气管道及其组成件。
D.1.2 本附录第D.3节适用于液氢管道和低温氢气管道及其组成件。

D.2 卡套管及卡套管接头

D.2.1 卡套管应符合下列规定：
1 卡套管应采用316L/316无缝钢管，且Ni含量不应小于12%；
2 光亮退火卡套管硬度不应大于HRB80，高压冷拔管硬度不应大于HRC26。
D.2.2 卡套管接头应符合下列规定：
1 卡套管接头应采用机械抓紧双卡套接头或高压锥面螺纹接头。
2 机械抓紧双卡套接头和高压锥面螺纹接头均应采用316或316L/316棒材或锻材加工制造，且Ni含量不应小于12%。
3 机械抓紧双卡套接头的设计安全系数不应小于4，高压锥面螺纹接头设计安全系数不应小于2。
4 机械抓紧双卡套接头应按本附录第D.5节的规定进行型式试验，型式试验应包括外泄漏试验、耐腐蚀试验、疲劳试验、液压循环试验、抗振动试验、静水压力试验等，其他型式试验还应按有关标准的规定进行。
5 通用双卡套接头的后卡套和高压双卡套接头的前、后卡套均应进行硬化处理，且延展性应与硬化处理前保持一致。
6 高压锥面螺纹接头应进行外泄漏试验和静水压力试验。外泄漏试验应采用氮气，试验压力应为1.25倍设计压分，保压10min后监控泄漏，1min内应无气泡产生。静水压力试验的试验压力应为2倍设计压力，保压1min后应无泄漏和破裂。
7 高压锥面螺纹接头应根据设计工况的需要确定是否配置抗振环。带抗振环的高压锥面螺纹接头应按本附录第D.5节的规定进行抗振动试验。
8 机械抓紧双卡套接头宜进行权威机构的认证。
D.2.3 卡套管接头的压力额定值不应小于与之相连接的卡套管的额定压力。

D.3 阀门

D.3.1 应根据高压氢气系统的设计温度和设计压力选用压力额定值为414bar（6000psi）的低压阀门和压力额定值为1034bar（15000psi）或1380bar（20000psi）的高压阀门。
D.3.2 阀体材料应采用316或316L/316材料制造，且Ni含量不应小于12%。
D.3.3 阀门压力-温度额定值应满足设计条件，且设计安全系数不应小于3。
D.3.4 球阀应满足下列要求：
1 球阀应依据有关标准进行低逸散认证，泄漏率应低于100ppm。
2 球阀应采用69bar（1000psi）的氮气逐台进行泄漏试验，阀座泄漏率不应大于0.1cm³/min（标准状态下）。
3 阀杆应采用防冲出结构设计。
4 球阀应进行下列型式试验：
1）循环寿命试验，循环次数不应低于40000次；
2）在额定压力下采用氦气测试阀门内漏和外漏，泄漏率应小于10cm³/min（标准状态下）；
3）静水压力试验，试验压力应为1.5倍额定压力，应保压30min后无泄漏。
D.3.5 压力额定值414bar（6000psi）的针阀应依据有关标准进行低逸散认证，泄漏率应低于100ppm。压力额定值1034bar（15000psi）和1380bar（20000psi）的针阀低逸散试验应由设计确定。
D.3.6 压力额定值414bar（6000psi）的针阀和止回阀应进行静水压力型式试验，压力额定值1034bar（15000psi）和1380bar（20000psi）的针阀和止回阀应逐台进行静水压力试验。试验压力为最大工作压力。
D.3.7 止回阀应进行检测开启和关闭性能的型式试验。循环动作6次后采用检漏液检测其开启和关闭性能，且应在5s内反向关闭密封。
D.3.8 软质密封阀门应有防火、防静电结构。

D.4 液氢管道和低温氢气管道及其组成件的低温冲击试验

D.4.1 冲击试验方法应符合现行国家标准《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》GB/T 229和《金属夏比冲击断口测定方法》GB/T 12778的规定。

D.4.2 标准冲击试样应为10mm×10mm×55mm夏比缺口冲击试样。

D.4.3 若因截面尺寸限制无法制备标准试样时，也可采用厚度为7.5mm、5.0mm、2.5mm的小尺寸试样或尽可能宽的小尺寸试样。小尺寸试样的缺口宽度不宜小于材料厚度的80％。

D.4.4 试样缺口应沿厚度方向切取，三个试样为一组。

D.4.5 冲击试验的吸收能量和侧向膨胀量应符合表D.4.5的规定。

D.4.6 焊接接头的冲击试验应在焊接工艺评定中进行。

D.4.7 焊接接头冲击试验的试件制备、试样位置及数量应符合表D.4.7的规定。

D.5 机械抓紧双卡套接头的型式试验

D.5.1 外泄漏试验应符合下列规定：
1 试验介质应为氦气或氢气，每次试验应持续3min，应以泄漏率小于或等于10cm³/h（标准状态下）为合格。
2 外泄漏试验应分别在下列三种试验条件下进行：
1）在室温20℃下，试验压力分别为2%和100%设计压力；
2）在低温-40℃下，试验压力分别为2%和100%设计压力。
3）在高温85℃下，试验压力分别为2%和125%设计压力。
D.5.2 进行耐腐蚀试验时，试验样品应在连接状态下，经过144h盐雾试验后，按照本附录第D.5.1条外泄漏试验的方法检测是否发生外漏。
D.5.3 进行疲劳试验时，应将所有试验接头重复拆装25次后，按照本附录第D.5.1条外泄漏试验的方法检测是否发生外漏。
D.5.4液压循环试验应在20bar到设计压力的1.25倍之间进行，循环试验150000次后应无永久变形，并按照本附录第D.5.1条外泄漏试验的方法检测是否发生外漏。
D.5.5 应从下列两种试验方法中任选一种进行抗振动试验：
1 按有关标准的规定进行共振试验来验证抗振性能。振动组装件加压至工作压力，并在两端密封，以1.5倍重力加速度及10Hz到500Hz的正弦频率扫描10min来确定最剧烈的共振频率，沿着三个正交轴且每个轴上分别施加最剧烈共振频率30min后，组装件不应显示任何疲劳或部件损坏。再按照本附录第D.5.1条外泄漏试验的方法检测是否发生外漏。
2 按有关标准的规定进行偏心电机驱动的旋转挠曲试验来验证抗振性能。在给定弯曲应力下，达到应力增强系数i=1.3的预期循环次数为合格。应力增强系数i按有关标准的规定确定。
D.5.6 进行静水压力试验时，试验压力应为4倍设计压力，试验压力下保持1min后应无泄漏和破裂。