高压储氢用多层包扎容器技术规范.docx

高压储氢用多层包扎容器技术规范1 范围1.1 本文件规定了加氢站内固定式高压储气态氢用多层包扎容器（以下简称储氢容器）的材料、设计、制造、检验、验收、安装、使用管理、监督检验和定期检验等方面的技术要求。1.2本文件适用于同时满足以下条件的储氢容器：a）设计压力大于等于41MPa且小于IOOMPa：b）设计温度不低于20且不高于100；c）设备内径大于或等于500mm；d）氢气纯度、氢气中杂质含量满足GB/T37244。1.3 设计压力和内径超出上述范围的储氢容器可参照本文件执行。氢气质量超出上述范围时也可参照本文件执行，但需考虑介质与材料的相容性。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注明日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T150.1压力容器第1部分：通用要求GB/T150.2压力容器第2部分：材料GB/T150.4压力容器第4部分：制造、检验和验收GB/T713锅炉和压力容器用钢板GB/T1954偌银奥氏体不锈钢焊缝铁素体含量测量方法GB2894安全标志及其使用导则GB/T21433不锈钢压力容器晶间腐蚀敏感性检验GB/T24511承压设备用不锈钢和耐热钢钢板和钢带GB/T26929压力容器术语GB/T34542.2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GB/T34542.3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GB/T34583加氢站用储氢装置安全技术要求GB/T37244质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气GB50057建筑物防雷设计规范GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范GB50116火灾自动报警系统设计规范GB/T50156汽车加油加气加氢站技术标准GB50516加氢站技术规范JB4732钢制压力容器分析设计标准（2005年确认）NB/T10558压力容器涂敷与运输包装NB/T47002.1压力容器用复合板第1部分：不锈钢-钢复合板NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件NB/T47010承压设备用不锈钢和耐热钢锻件NB/T47013.2承压设备无损检测第2部分:射线检测NB/T47013.3承压设备无损检测第3部分:超声检测NB/T47013.4承压设备无损检测第4部分:磁粉检测NB/T47013.5承压设备无损检测第5部分:渗透检测NB/T47013.10承压设备无损检测第10部分:衍射时差法超声检测NB/T47013.15承压设备无损检测第15部分:相控阵超声检测NB/T47014承压设备焊接工艺评定NB/T47016承压设备产品焊接试件的力学性能检验TSG21固定式压力容器安全技术监察规程3 术语与定义GBA26929中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。工作压力operatingpressure在正常工作情况下，容器顶部可能达到的最高压力。储氢容器的工作压力应根据氢燃料汽车车载储氢气瓶的充氢压力确定。当充氢压力为35MPa时，储氢容器的工作压力不宜大于45MPa；当充氢压力为70MPa时，储氢容器的工作压力不宜大于90MPao3.2工作温度OPeratingtemperature在规定的正常工作情况下，容器内物料的温度。工作温度有时亦称操作温度。设计压力designpressure设定的容部顶部的最富压力，与相应的设计温度一起作为容器的基本设计载荷条件，其值不低于工作压力。设计温度designtemperature容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。设汁温度与设计压力一起作为设计载荷条件。工作循环OPeratingCyde是指由初始状态进入新状态，随后又回到初始点的过程。工作循环包含三种情况：a）启动停止循环以大气压力或大气温度为一个极值，而正常工作条件为另一极值的任一工作循环;b）正常工作循环从启动到停止之间，容器为了实现其预期目的所需的任何工作循环。c）设计中必须考虑的任何紧急状态或异常情况由起始到恢复的循环。最小成形厚度minimumrequiredfabricationthickness受压元件成形后保证设计要求的最小厚度。银当量nicke1equiva1ent是反映不锈钢金属组织奥氏体化程度的指标。其量值是根据金属组织中包含的奥氏体元素，按其奥氏体化作用的强烈程度折算成相当于若干个银之总和。银当量的计算式：Nieq=12.6C+0.35Si+1.05Mn+Ni+0.65Cr+0.98Moo多层包扎压力容器wrappedpressurevesse1在内筒逐层包扎层板形成的多层压力容器。多层包扎压力容器包括以下两种形式：a)多层包扎压力容器，指在单节内筒上逐层包扎层板形成多层筒节，通过环向焊接接头组焊后形成的容器;b)多层整体包扎压力容器，指在整体内筒上逐层包扎层板形成的容器。本规程所涉及的多层包扎容器仅指多层整体包扎压力容器。其结构见图Io45 总则5.1 通则5.1.1 储氢容器除符合本文件的规定外，还应符合JB4732中的有关规定，并遵守国家颁布的有关压力容器的法律、法规和标准。5.1.2 储氢容器的设计、制造单位应建立健全的质量管理体系并有效运行。设计单位及其主要负责人对储氢容器的设计质量负责。制造单位及其主要负责人对储氢容器的制造质量负责。5.1.3 储氢容器的设计、制造、安装和使用等应接受特种设备安全监察机构的监察。5.2 用户或设计委托方的职责5.2.1 储氢容器的用户或设计委托方应根据氢气来源，汽车数量，每辆汽车的氢气充装容量和充装时间以及储氢容器压力等级等因素确定储氢罐的容器。5.2.2 储氢容器的用户或设计委托方应当以正式书面形式向设计单位提出容器的设计条件。5.2.3 设计条件内容需满足TSG21的相关规定。5.2.4 提供储氢容器预期所有工作循环的压力范围和循环次数。5.3 设计单位的职责5.3.1 储氢容器的设计单位应持有相应的固定式压力容器规则设计和压力容器分析设计(SAD)的特种设备生产许可证。5.3.2 储氢容器设计单位应当基于储氢容器的设计条件，综合考虑所有相关因素、损伤模式、失效模式、风险状况和安全裕量，以保证储氢容器具有足够的强度、刚度、稳定性和疲劳寿命，同时还应当考虑鞍座、裙座、支耳或其他型式支承件与储氢容器受压元件的焊接接头的强度要求，确保储氢容器在设计使用年限内的安全与工艺需求。5.3.3 储氢容器的设计应采用分析设计方法。必要时可采用试验方法、可对比的经验设计方法或者其他设计方法，但应按照TSG21的规定通过新技术评审。5.3.4 储氢容器的设计文件包括风险评估报告、强度计算书或应力分析报告、设计图样、制造技术条件、安装及使用维护保养说明；装设安全阀、爆破片等超压泄放装置的储氢容器还应当包括安全泄放量、安全阀排量或爆破片泄放面积的计算书。5.3.5 设计总图、风险评估报告、强度计算书或应力分析报告应进行设计、校核、审核、批准4级签署。5.3.6 储氢容器设计总图中应注明容器循环次数、计算厚度和使用中定期检验点和要求。5.3.7 风险评估报告至少应包括下列内容：a）满足GB/T150.1附录F的相关规定；b）储氢容器在运输、安装和使用过程中可能出现的所有失效模式,针对这些失效模式，在设计和制造过程中应采取的控制措施以及用户在使用、维修、改造过程中应采取的控制措施；c）储氢容器失效可能带来的危害性后果,提出现场使用时有效的监测储氢容器的措施,如定期超声检测、在线监测、设置氢气泄漏报警装置等；d）提出一旦储氢容器发生介质泄漏、燃烧和爆炸时应该采取的措施，便于用户制订合适的应急预案；e）提出氢气储存设施定期检验计划及检验内容。5.4 制造单位的职责5.4.1 储氢容器的制造单位应持有含多层包扎容器的大型高压容器（A1）或其他高压容器（A2）的特种设备生产许可证。5.4.2 制造单位应当约请特种设备检验机构对其制造过程进行监督检验并且取得特种设备监督检验证书，方可出厂。5.5 安装单位的职责储氢容器的安装单位应满足TSG21的相关规定。储氢容器的使用单位应满足TSG21中使用管理的要求。6 材料6.1 储氢容器应根据材料，使用条件，结构特性、成型工艺、热处理工艺、焊接工艺等因素综合确定氢脆的影响。6.2 储氢容器受压元件材料应符合GB/T150.2、JB4732和TSG21中的有关规定外，还应满足相关材料标准和本章的相关规定。与压缩氢气相接触金属材料应选用有成熟使用经验或试验证实具有良好氢相容性的材料。6.3 金属材料氢相容性试验应符合现行国家标准GBA34542.2和GB/T34542.3的规定。6.4 储氢容器受压元件材料应有足够的韧性，其标准常温抗拉强度下限值应不大于540MPa。6.5 Q345R钢板应符合以下规定：a）应在正火状态下使用：b）层板用钢板厚度不得存在负偏差；c）钢板应逐张进行-20C夏比V形缺口冲击试验，冲击吸收能量三个标准试样均满足KV260J;d）厚度大于80mm的钢板，应增加一组在钢板厚度1/2处取样的冲击试验，其冲击吸收能量指标在设计文件中规定；e）钢板应逐张按NB/T47013.3进行超声检测，质量等级为I级；f）其余要求应满足GB/T713的规定。6.6 S31603钢板应符合以下规定：a）钢材坯料应经炉外精炼工艺冶炼；b）钢板应经固溶处理（固溶温度大于1040C）和酸洗后交货；c）钢板（熔炼分析）的Ni含量12%,银当量（Nieq）228.5%,d）钢板的断面收缩率不小于70%,其余力学性能应满足GB/T24511标准要求；e）金相组织中，高温铁素体含量（金相法）不超过3%；f）钢板应逐张按NB/T47013.3进行100%超声检测，质量等级为I级；g）其余要求满足GB/T24511的钢规定。6.7 不锈钢-钢复合板应符合以下规定：a）不锈钢-钢复合板的基材为Q345R板材应满足5.5规定，不锈钢-钢复合板的覆材为S31603板材应满足5.6规定；b）不锈钢-钢复合板的级别满足NB/T47002.1中规定的B1级要求：c）复合成形后应逐热处理张进行试验，复合NB/T47002.1的要求；d）不锈钢-钢复合板的试样还应进行模拟正火+模拟焊后热处理，模拟正火热处理制度及模拟焊后热处理制度由制造单位指定;热处理后复合板试样基材的冲击试验要求为：三个试样（1/4壁厚处取样）在-20C下的冲击吸收能量均应满足KVzM1J,可增加一组1/2壁厚处的冲击试验，其冲击吸收能量指标在设计文件中规定；e）其余要求满足NB/T47002.1的规定。6.8 受压元件用锻件S31603应符合以下规定：a）坯料应经炉外精炼工艺冶炼；b）锻件应符合NB/T47010中相应规定，锻件级别应不低于In级；c）锻件应经固溶处理（固溶温度104（TC）和酸洗后交货；d）锻件（熔炼分析）的Ni含量12%,银当量（Nieq）228.5%；e）锻件的断面收缩率不小于70%,其余力学性能应满足NB/T47010标准要求；f）锻件应逐件按NB/T47013.3进行100%超声检测，质量等级为I级。锻件还应逐件进行表面渗透检测，质量等级为I级。6.9 受压元件用锻件16Mn应符合以下规定：a）锻件应符合NB/T47008中相应规定，锻件级别应不低于In级；b）钢板应逐张进行-20C夏