氫能作為新能源一種，國家發改委明確將其納入新型儲能方式。其中，鋼鐵、燒堿等行業每年排放的副產氫氣超過50億方。對于副產氫氣，用途一是將氫氣純化后使用，用于燃料電池等；用途二是摻入已經建成的天然氣管網系統，用于燃氣。因此，應用現有日安燃氣管道進行天然氣和氫氣輸送的混合輸送是未來天然氣管道發展的一個趨勢。

1、輸氫管道建設現狀

歐洲：已建成氫氣輸送管道長度約1770km；

美國：已建成氫氣輸送管道長度約2720km；

加拿大：已建成氫氣樹洞管道長度約150km；

天然氣摻氫進展：

2014年，法國開始實施混氫天然氣GRHYD項目，將氫氣以不高于20%的比例注入到當地的天然氣管道中；天然氣動力客車的摻氫比例為6%~20%；

2019年，意大利國家天然氣管網公司的摻氫比例為5%~10%；

2019年，英國開展了20%氫氣摻氫比例的摻氫天然氣研究；

2020年，澳大利亞啟動了天然氣摻氫示范項目，摻氫比例為10%；

2022年，英國能源網絡協會ENABLE宣布，2023年要實現在天然氣管道中摻氫20%的目標；

中國：已建成約400km氫氣輸送管道；天然氣摻氫建設方面如下：

廣東海底摻氫管道項目；

朝陽天然氣摻氫示范項目；

張家口摻氫天然氣示范項目；

寧夏天然氣摻氫降碳示范化工程中試項目；

國內已建和擬建的主要中長距離輸氫管道如下表。

國內已建氫氣輸送管道基本上為中石化投資建設運營，與煉化企業相關聯。已建的純氫輸送管道最大輸送壓力為5MPa，基本采用了低強度的無縫鋼管，只有烏海-銀川的摻氫管道采用了直縫埋弧焊鋼管，強度與20號鋼水平相當。

受成本和管材氫損傷方面的因素影響，無論是里程還是輸送壓力、輸送量等，與石油天然氣管道相比，氫氣管道占比非常少。數據顯示，美國氫氣管道的造價是天然氣管道造價的兩倍以上。未來隨著管道輸送氫氣壓力等級提高和建設規模的增加，氫能輸送成本可接近天然氣。

2、輸氫管道標準現狀

2.1 國內氫氣系統相關標準：

（1）氫系統安全方面有：GB/T 29729-2013 《氫系統安全的基本要求》、GB 4962-2008《氫氣使用安全技術規程》

（2）氫氣站和加氫站方面有：GB 50177-2005《氫氣站設計規范》，以上標準均不適用于埋地氫氣長輸管道；

（3）氫氣儲存輸送系統方面有：GB/T 34542《氫氣存儲輸送系統》，該標準包括了8部分，其中GB/T 34542.4~GB/T 34542.8尚未發布。

第1部分：通用要求，規定了氫氣儲存輸送系統總體設計、安全附件、安裝調試、運行管理和風險評估的通用要求，適用于工作壓力不大于140MPa，環境溫度為-40℃~65℃的氫氣存儲系統、輸送系統、壓縮系統、充裝系統及其組合系統。

第2部分：金屬材料與氫環境相容性試驗方法。

第3部分：金屬材料氫脆敏感度試驗方法，第2和3部分為臨氫材料的試驗方法和/或評價標準。

2.2 國外氫氣系統相關標準：

（1）ASME B31.12-2019《氫用管道系統和管道》，適用于將氫氣和液態氫從制造廠輸送到使用地的長輸管道、分輸管道和服務管道，適用范圍涵蓋工業管道和長輸管道，不適用于按照ASME鍋爐和壓力容器準則設計和制造的壓力容器、溫度高于232℃或低于-62℃的管道系統、壓力超過21MPa的管道系統、水汽含量大于20mg/L的管道系統以及氫的體積分數小于10%的管道系統。ASME B31.12要求應用表GR-2.1.1-2中所有材料的最大操作壓力不能超過21MPa，除非材料在氫氣條件下的性能指標滿足ASME B&PVC VIII.3。ASME B31.12-2019的鋼級包括ASTM和API Spec 5L兩種標準體系。一般，材料的斷裂韌性隨著強度的提高而降低，也越容易產生氫脆。ASME B31.12-2019推薦采用API Spec 5L標準PSL2 X42/52鋼管。輸氫管材涵蓋了電阻焊管、無縫鋼管及埋弧焊管等3種類型的鋼管。該標準相比天然氣管道標準增加了材料性能系數，相應地增大了鋼管設計壁厚。

（2）CGA G-5.6-2005（R2013）《氫氣管道系統》由歐洲壓縮氣體協會制定，適用于氣態純氫及氣態氫混合物的輸送和配送系統，溫度范圍-40℃~175℃，總壓力為1MPa~21MPa，對不銹鋼，氫氣分壓高于0.2MPa。該標準還規定了對純度至少為99.995%超高純度氫氣管道的特殊要求。

（3）AIGA 033/14《氫氣管道系統》由亞洲工業氣體協會發布，轉載于CGA G-5.6。

（4）臨氫材料試驗方法標準有：

ISO 11114-4：2017《移動氣瓶 - 氣瓶及瓶閥材料與盛裝氣體的相容性 第4部分：選擇抗氫脆鋼的試驗方法》；

ASME B&PVC VIII.3-2019 ARTICLE KD10 《氫服役用容器的特殊要求》；

ANSI/CSA CHMC 1-2014《用于評估壓縮氫應用中材料相容性的試驗方法-金屬》;

ASTM G 142 《測定高壓、高溫或兩者條件下含氫環境中金屬脆化敏感性的標準試驗方法》；

ASTM G129 《用于慢應變速率測試以評估金屬材料對環境致開裂的敏感性標準做法》；

ASTM F1459 《測定金屬材料對氫氣氫脆（HGE）敏感度的試驗方法》；

3、氫對材料的影響研究進展（略）

4、輸氫用鋼管的評價與實驗方法

4.1 氫環境相容性實驗：慢應變速率拉伸試驗、疲勞壽命試驗、斷裂韌性試驗、疲勞裂紋擴展速率實驗；

4.2 材料氫脆敏感度實驗：圓盤壓力試驗（DPT），適用于金屬材料氫脆敏感度評價，試驗方法包括GB/T 34542.3-2018、ISO 11114-4:2017標準5.1（方法1）、ASTM F1459-2006等。通過氫脆敏感度系數來評價氫脆敏感度，氫脆敏感度系數為修正爆破壓力比（氦氣環境試驗修正爆破壓力/氫氣環境試驗修正爆破壓力）的最大值。3個標準中關于材料氫脆敏感度評價的規定如下表。

5、輸氫管道用管材的選材（略）

6、結語/參考文獻（略）