《氫氣輸送管道工程設計規(guī)范》

ICS71.100.20

CCSP47T

團體標準

T/CSPSTCXXX—202X

氫氣輸送管道工程設計規(guī)范

Specificationfordesignofhydrogentransmissionpipelineengineering

（征求意見稿）

202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實施

中國科技產(chǎn)業(yè)化促進會發(fā)布

中國標準出版社出版

T/CSPSTCXXX—202X

氫氣輸送管道工程設計規(guī)范

1范圍

本文件給出了氫氣輸送管道工程設計的基本規(guī)定，規(guī)定了氫氣輸送管道工程的輸氫工藝、線路工程、

管道和管道附件的結構設計、輸氫站、防腐與保溫、儀表與自動控制、電力、通信、輔助生產(chǎn)設施、焊

接與檢驗、清管、測徑與試壓、干燥與置換、應急搶修救援的要求。

本文件適用于陸上新建、擴建和改建的氫氣、天然氣摻氫（摩爾分數(shù)大于3％）長距離輸送管道工

程。本文件不適用于30km以內(nèi)的石油化工廠際管道及化工園區(qū)內(nèi)管道。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T3836（所有部分）爆炸性環(huán)境

GB4962氫氣使用安全技術規(guī)程

GB/T5117非合金鋼及細晶粒鋼焊條

GB5749生活飲用水衛(wèi)生標準

GB6722爆破安全規(guī)程

GB/T8110熔化極氣體保護電弧焊用非合金鋼及細晶粒鋼實心焊絲

GB/T9711石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管

GB/T10045非合金鋼及細晶粒鋼藥芯焊絲

GB12348工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準

GB/T20801（所有部分）壓力管道規(guī)范工業(yè)管道

GB/T21447鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范

GB/T21448埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術規(guī)范

GB/T31032鋼質(zhì)管道焊接及驗收

GB/T39280鎢極惰性氣體保護電弧焊用非合金鋼及細晶粒鋼實心焊絲

GB50016建筑設計防火規(guī)范

GB50019工業(yè)建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范

GB50034建筑照明設計標準

GB/T50050工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范

GB50052供配電系統(tǒng)設計規(guī)范

GB50057建筑物防雷設計規(guī)范

GB50058爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范

GB5006166kV及以下架空電力線路設計規(guī)范

GB50073潔凈廠房設計規(guī)范

GB/T50102工業(yè)循環(huán)水冷卻設計規(guī)范

GB50116火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范

GB50140建筑滅火器配置設計規(guī)范

GB50177氫氣站設計規(guī)范

GBT34542.1—2017氫氣儲存輸送系統(tǒng)第1部分：通用要求

GB50251輸氣管道工程設計規(guī)范

GB50264工業(yè)設備及管道絕熱工程設計規(guī)范

GB50348安全防范工程技術標準

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T/CSPSTCXXX—202X

GB/T50470油氣輸送管道線路工程抗震技術規(guī)范

GB50516加氫站技術規(guī)范

GB/T50538埋地鋼質(zhì)管道防腐保溫層技術標準

GB50540石油天然氣站內(nèi)工藝管道工程施工規(guī)范

GB50545110kV～750kV架空輸電線路設計規(guī)范

GB50582室外作業(yè)場地照明設計標準

GB506651000kV架空輸電線路設計規(guī)范

GB/T50698埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護技術標準

GB50736民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范

GB50991埋地鋼質(zhì)管道直流干擾防護技術標準

GB51309消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)技術標準

CJJ51城鎮(zhèn)燃氣設施運行、維護和搶修安全技術規(guī)程

JB4732鋼制壓力容器分析設計標準

NB/T47013.2承壓設備無損檢測第2部分：射線檢測

NB/T47013.3承壓設備無損檢測第3部分：超聲檢測

SY/T4108油氣輸送管道同溝敷設光纜（硅芯管）設計及施工規(guī)范

SY/T4127鋼質(zhì)管道冷彎管制作及驗收規(guī)范

SY/T5257油氣輸送用鋼制感應加熱彎管

SY/T6848地下儲氣庫設計規(guī)范

SY/T7473油氣輸送管道通信系統(tǒng)設計規(guī)范

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

輸氫管道工程hydrogentransmissionpipelineproject

用管道輸送氫氣的工程。

注：一般包括輸氫管道、輸氫站、管道穿（跨）越及輔助生產(chǎn)設施等工程內(nèi)容。

3.2

輸氫站gastransmissionstation

輸氫管道工程中各類工藝站場的總稱。

注：一般包括氫氣站、摻氫天然氣管道輸氫站。

3.3

明火地點openflamesite

室內(nèi)外有外露的火焰或熾熱表面的固定地點（民用建筑內(nèi)的灶具、電磁爐等除外）。

3.4

散發(fā)火花地點sparkingsite

有飛火的煙囪或室外的砂輪、電焊、氣焊（割）等固定地點。

3.5

泄壓放空系統(tǒng)reliefandblow-downsystem

對超壓泄放、緊急放空及開工、停工或檢修時排放出的可燃氣體進行收集和處理的設施。泄壓放空

系統(tǒng)由泄壓設備、收集管線、放空管和處理設備或其中一部分設備組成。

3.6

放空立管ventstack

為把容器、管道等設施中危害正常運行和維護保養(yǎng)的可燃氣體，不經(jīng)過燃燒集中排放至大氣而設置

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的豎管。

3.7

阻火器firetraile

防止外部火焰竄入可燃氣體管道、設備或阻止火焰在管道、設備中回火的一種安全措施。

3.8

彈性敷設pipelayingwithelasticbending

利用管道在外力或自重作用下產(chǎn)生彈性彎曲變形，改變管道走向或適應高程變化的管道敷設方式。

3.9

冷彎彎管coldbends

用模具將管子在不加熱狀態(tài)下彎制成需要角度的彎管。

3.10

熱煨彎管hotbends

管子加熱后，在彎制機具上彎曲成需要角度的彎管。

3.11

線路截斷閥（室）blockvalvestation

油氣輸送管道線路截斷閥及其配套設施的總稱。

注：也稱為閥室。

3.12

設計壓力designpressure；DP

在相應的設計溫度下，用以確定管道計算壁厚及其他元件尺寸的壓力值。

注：該壓力為管道的內(nèi)部壓力時稱為設計內(nèi)壓力，為外部壓力時稱為設計外壓力。

3.13

設計溫度designtemperature；DT

管道在正常工作過程中，在相應設計壓力下，管壁或元件金屬可能達到的最高或最低溫度。

3.14

管輸氣體溫度pipelinegastemperature

氣體在管道內(nèi)輸送時的流動溫度。

3.15

操作壓力operatingpressure；OP

在穩(wěn)定操作條件下，一個系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的壓力。

3.16

最大操作壓力maximumoperatingpressure；MOP

在正常操作條件下，管線系統(tǒng)中的最大實際操作壓力。

3.17

最大允許操作壓力maximumallowableoperatingpressure；MAOP

管線系統(tǒng)遵循本文件的規(guī)定，所能連續(xù)操作的最大壓力。

注：最大允許操作壓力小于或等于設計壓力。

4基本規(guī)定

4.1應保護環(huán)境、節(jié)約能源、節(jié)約用地，處理好與鐵路、公路、輸電線路、河流、城鄉(xiāng)規(guī)劃等的相互

3

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關系。

4.2采用新技術，新工藝、新設備及新材料。

4.3優(yōu)化設計方案，確定經(jīng)濟合理的輸氫工藝及最佳的工藝參數(shù)。

4.4擴建項目應合理地利用原有設施和條件。

4.5分期建設項目應進行總體設計，并制定分期實施計劃。

5輸氫工藝

5.1基本要求

5.1.1輸氫管道的設計輸送能力應按設計委托書或合同規(guī)定的年或日最大標準狀態(tài)輸氫量計算。

5.1.2進入輸氫管道的氣體應明確氫氣純度及其他物質(zhì)的含量。

5.1.3輸氫管道的設計壓力應根據(jù)氣源條件、用戶需要、管材質(zhì)量及管道附近的安全因素，經(jīng)技術經(jīng)

濟比較后確定。

5.1.4輸氫管道應設清管設施，清管設施宜與輸氫站合并建設。

5.2工藝設計

5.2.1工藝設計應根據(jù)氣源條件、輸送距離、輸送量、用戶的特點和要求以及與已建管網(wǎng)和地下儲氣

庫容量和分布關系，對管道進行系統(tǒng)優(yōu)化設計，經(jīng)綜合分析和技術經(jīng)濟對比后確定。

5.2.2氫氣壓力范圍根據(jù)管材耐氫能力確定，應提供各類材料、設備的耐氫蝕試驗結果。

5.2.3工藝設計應確定下列內(nèi)容：

a）輸氫總工藝流程；

b）輸氫站的工藝參數(shù)和流程；

c）輸氫站的數(shù)量和站間距；

d）輸氫管道的直徑、設計壓力及壓氣站的站壓比。

5.2.4工藝設計中應合理利用氣源壓力。當采用增壓輸送時，應結合輸量、管徑、輸送壓力、供電及

運行管理因素，進行多方案技術經(jīng)濟比選，按經(jīng)濟和節(jié)能的原則合理選擇壓氣站的站壓比和確定站間距。

5.2.5輸氫管道氣源站、末站應設置氣質(zhì)監(jiān)測設施，中間（分輸）站宜設置氣質(zhì)監(jiān)測設施。

5.2.6輸氫管道的強度設計應滿足運行工況變化的要求。

5.2.7輸氫站宜設置越站旁通。

5.3工藝分析

5.3.1輸氫管道工藝設計至少應具備下列資料：

a）管道氣體的組成；

b）氣源的數(shù)量、位置、供氣量及其可變化范圍；

c）氣源的壓力、溫度及其變化范圍；

d）沿線自然環(huán)境條件和管道埋設處地溫范圍；

e）沿線用戶壓力需求、用氣量等資料。

5.3.2氫氣輸送管道水力計算遵守下列規(guī)定。

a）當管道縱斷面的相對高差Δh≤200m且不考慮高差影響時，應按式（1）計算。

0.5

P2P2d5

12（1）

qV1051

ZTL

式中：

3

qv——氣體的流量，單位為立方米每天（m/d）；

P1——氫氣管道計算段的起點壓力（絕），單位為兆帕（MPa）；

P2——氫氣管道計算段的終點壓力（絕），單位為兆帕（MPa）；

d——氫氣管道的內(nèi)徑，單位為厘米（cm）；

4

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λ——水力摩阻系數(shù)；

Z——氣體的壓縮因子；

Δ——氣體的相對密度；

T——氫氣管道內(nèi)氣體的平均溫度，單位為開（K）；

L——氫氣管道計算段的長度，單位為千米（km）。

b）當考慮管道縱斷面的相對高差影響時，應按式（2）計算。

0.5

P2P21hd5

q105112（2）

Vn

ZTL1(hihi1)Li

2Li1

2g

ZRT

式中：

3

qv——氣體的流量，單位為立方米每天（m/d）；

P1——氫氣管道計算段的起點壓力（絕），單位為兆帕（MPa）；

P2——氫氣管道計算段的終點壓力（絕），單位為兆帕（MPa）；

a——系數(shù)，單位為負一次方米（m-1）；

Δh——氫氣管道計算段的終點對計算段起點的標高差，單位為米（m）；

d——氫氣管道的內(nèi)徑，單位為厘米（cm）；

λ——水力摩阻系數(shù)；

Z——氣體的壓縮因子；

Δ——氣體的相對密度；

T——氫氣管道內(nèi)氣體的平均溫度，單位為開（K）；

L——氫氣管道計算段的長度，單位為千米（km）；

n——氫氣管道沿線計算的分管段數(shù)。計算分管段的劃分是沿線氫氣管道走向，從起點開始，當其中相對高差小于

或等于200m時劃作一個計算分管段；

hi——各計算分管段終點的標高，單位為米（m）；

hi-1——各計算分管段起點的標高，單位為米（m）；

Li——各計算分管段的長度，單位為米（m）；

g——重力加速度，g=9.81m/s2；

32

Ra——空氣的氣體常數(shù)，在標準狀況下，Ra=287.1m/（s·K）；

c）水力摩阻系數(shù)宜按式（3）計算，當氫氣管道工藝計算采用手算時，宜采用附錄A中的公式。

1K2.51

-2.01lg（3）

3.71dRe

式中：

λ——水力摩阻系數(shù)；

g——重力加速度，g=9.81m/s2；

K——管道內(nèi)壁絕對粗糙度，單位為米（m）；

d——管道內(nèi)徑，單位為米（m）；

Re——雷諾數(shù)。

5.3.3沿線溫度按式（4）、式（5）計算。

JP

tttteaxx1eax（4）

x010ax

式中：

tx——輸氫管道沿線任意點的氣體溫度，單位為攝氏度（℃）；

t0——輸氫管道埋深處的土壤溫度，單位為攝氏度（℃）；

t1——輸氫管道計算段起點的氣體溫度，單位為攝氏度（℃）；

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e——自然對數(shù)底數(shù)，宜按e=2.718取值；

a——系數(shù)，單位為負一次方米（m-1）；

x——輸氫管道計算段起點至沿線任意點的長度，單位為千米（km）；

J——焦爾—湯姆遜效應系數(shù)，單位為攝氏度每兆帕（℃/MPa）；

△Px——x長度管段的壓降，單位為兆帕（MPa）。

225.256106KD

a（5）

qvCP

式中：

a——系數(shù)，單位為負一次方米（m-1）；

K——輸氫管中氣體到土壤的總傳熱系數(shù)，單位為瓦每平方米攝氏度（W/(m2·℃)）；

D——輸氫管外徑，單位為米（m）；

3

qv——輸氫管流量（P0=0.101325MPa，T=293K），，單位為立方米每天（m/d）；

△——氣體的相對密度；

Cp——氣體的定壓比熱，單位為焦每千克攝氏度（J/(kg·℃)）。

5.3.4穩(wěn)態(tài)和動態(tài)模擬的計算軟件應經(jīng)工程實踐驗證。

5.4輸氫管道安全泄放

5.4.1進、出輸氫站的輸氫管道應設置截斷閥，并應能在事故狀況下易于接近且便于操作。輸氫站宜

在進站截斷閥上游和出站截斷閥下游前設置泄壓放空設施。

5.4.2輸氫管道相鄰線路截斷閥（室）之間的管段上應設置放空閥，并應結合建設環(huán)境可設置放空立

管或預留引接放空管線的法蘭接口。放空閥直徑與放空管直徑應相等。

5.4.3放空的氣體應安全排入大氣，禁止將氫氣系統(tǒng)內(nèi)的氫氣排放在建筑物內(nèi)部。

5.4.4輸氫站放空設計需要遵守下列規(guī)定。

a）輸氫站應設放空立管，需要時還可設放散管。

b）輸氫站氫氣宜經(jīng)放空立管集中排放，也可分區(qū)排放。高、低壓放空管線應分別設置。不同排放

壓力的氫氣放空管線匯入同一排放系統(tǒng)時，應確保不同壓力的放空點能同時安全排放。

c）當輸氫站設置緊急放空系統(tǒng)時，設計應滿足在15min內(nèi)將站內(nèi)設備及管道內(nèi)壓力從最初的壓

力降到設計壓力的50％。

d）從放空閥門排氣口至放空設施的接入點之間的放空管線，用管的規(guī)格不應縮徑。

5.4.5放空立管和放散管的設置需要遵守下列規(guī)定：

a）可能存在點火源的區(qū)域內(nèi)不應形成爆炸性氣體混合物；

b）放空立管和放散管設置的位置應能方便運行操作和維護；

c）放空時形成的噪聲應符合國家現(xiàn)行相關標準的規(guī)定；

d）放空立管直徑應滿足設計最大放空量的要求；

e）放空立管和放散管防火設計應遵守GB50183、GB50516的規(guī)定；

f）可燃氣體放空立管口應保持向上，頂端不應加裝向下的彎管；

g）管口應裝設阻火設施；

h）排放氣體含有飽和水蒸氣時，應裝設惰性氣體或靜電消除裝置，保證排放安全；

i）應設有防止雨雪侵入、水氣凝集、凍結和外來異物堵塞的措施；

j）放空立管和放散管應有穩(wěn)管加固措施；

k）放空立管底部應有排除積水的措施。

5.4.6閥室放空設計需要遵守下列規(guī)定。

a）閥室周圍環(huán)境不具備氫氣放空條件時，可不設放空立管，該閥