截至5月，中石油管道局承建的首條氫氣管道——河南省濟(jì)源市工業(yè)園區(qū)—洛陽(yáng)市吉利區(qū)氫氣管道已安全運(yùn)營(yíng)近兩年，并于2016年10月順利通過河南省安監(jiān)局的安全驗(yàn)收。

中石油管道局設(shè)計(jì)院（以下簡(jiǎn)稱“管道設(shè)計(jì)院”）2014年6月接到洛陽(yáng)煉化有限責(zé)任公司委托，負(fù)責(zé)該管道工程的可行性研究、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)等工作。該氫氣管道管徑508毫米，設(shè)計(jì)壓力4兆帕，年輸量10.04萬噸，是我國(guó)目前管徑最大、高壓力最高、輸量最高的氫氣管道，管道沿線經(jīng)過多處鐵路、公路，地勢(shì)起伏大。管道設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)人員攻克了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難題，把非傳統(tǒng)介質(zhì)(氫氣)長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)推向了國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的新高度。

集眾智打破“零”標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)階段，在長(zhǎng)距離氫氣輸送管道領(lǐng)域，我國(guó)還沒有專業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)范，僅與國(guó)標(biāo)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》《氫氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)接近?！遁敋夤艿拦こ淘O(shè)計(jì)規(guī)范》應(yīng)用范圍明確，即為輸送甲烷、煤制氣等氣體介質(zhì)的長(zhǎng)距離輸送，并不包含氫氣介質(zhì)。《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》可用于氫氣管道，卻不適用于長(zhǎng)距離輸送管道?！稓錃庹驹O(shè)計(jì)規(guī)范》為場(chǎng)站內(nèi)裝置的設(shè)計(jì)規(guī)范，管道建設(shè)規(guī)范要求少，且僅限于站內(nèi)管道，也不適用于長(zhǎng)輸氫氣管道建設(shè)。

面對(duì)這種局面，管道設(shè)計(jì)院組織技術(shù)人員開展氫氣管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究工作。一方面，研究掌握國(guó)內(nèi)與氫氣相關(guān)的一切規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，做到精益求精；另一方面，搜集并整理國(guó)外關(guān)于氫氣管道的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，時(shí)刻把握國(guó)際動(dòng)態(tài)。

經(jīng)過一個(gè)月的努力，管道設(shè)計(jì)院基本掌握了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的關(guān)于氫氣管道設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)出一套完整的氫氣長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)規(guī)范，分別從線路選線、安全間距、地區(qū)等級(jí)劃分、鋼管壁厚計(jì)算與校核、管道敷設(shè)、清管試驗(yàn)干燥等方面形成了系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范與要求。

廣調(diào)研啃下硬骨頭

氫氣對(duì)鋼管的影響不同于天然氣。首先，由于氫氣分子較小，極易滲透到鋼管內(nèi)部，導(dǎo)致鋼管發(fā)生氫脆、氫致開裂等損傷。再者，氫分子屬于易燃易爆氣體，其爆炸極限為體積濃度4.0%至75.6%，遠(yuǎn)高于甲烷等天然氣。因此，如何選擇鋼管材質(zhì)，并確定相應(yīng)的技術(shù)要求，將氫氣對(duì)鋼管的損傷程度降到最低，同時(shí)降低氫氣的爆炸風(fēng)險(xiǎn)是管道設(shè)計(jì)院面臨的又一大難題。

面對(duì)一系列的鋼管選材技術(shù)難題，技術(shù)專家針對(duì)氫氣對(duì)鋼管的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的技術(shù)研究。在鋼管材質(zhì)上，技術(shù)專家總結(jié)國(guó)內(nèi)外最新的科研成果及國(guó)外的經(jīng)典案例，初步確定氫氣長(zhǎng)輸管道可以使用天然氣管道常用的管線鋼系列材質(zhì)，只是鋼級(jí)選擇與天然氣管道有所不同。由于氫脆等損傷鋼管的現(xiàn)象與鋼管強(qiáng)度存在聯(lián)系，氫氣管道一般是鋼級(jí)越低越好，同時(shí)需要進(jìn)行各種試驗(yàn)評(píng)定，還要考慮鋼管的技術(shù)條件，包括化學(xué)成分、夾雜物等。經(jīng)過一系列的技術(shù)研究，管道設(shè)計(jì)院掌握了化學(xué)成分、夾雜物等因素與氫致?lián)p傷的內(nèi)在聯(lián)系，嚴(yán)格控制鋼管的有害化學(xué)成分和夾雜物，制定了適合氫氣管道鋼管的技術(shù)要求，這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過鑒定達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

勇?lián)?dāng)實(shí)現(xiàn)“氫能夢(mèng)”

管道焊接是管道施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，決定著工程質(zhì)量。同樣，由于氫氣的特殊理化特性，決定了氫氣管道施工焊接與天然氣管道不同。管道設(shè)計(jì)院與國(guó)內(nèi)外知名的焊接專家交流合作，開展了相關(guān)環(huán)焊縫性能試驗(yàn)，最終制定了適合氫氣管道施工焊接的工藝流程。

這項(xiàng)工程作為中石化洛陽(yáng)石化1800萬噸煉化裝置的配套工程，主要為加氫煉化裝置輸送氫氣，氣源來自濟(jì)源金馬焦化副產(chǎn)煤氣提純的氫氣。工程建成后，不僅可以代替昂貴的車載氫氣供應(yīng)方式，還可回收利用金馬焦化的副產(chǎn)煤氣，進(jìn)而降低環(huán)境污染，具有經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。管道設(shè)計(jì)院憑借豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和努力，攻克了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難關(guān)，按時(shí)、保質(zhì)、保量向業(yè)主交出了一份滿意的答卷。