非金属管材临氢环境下相容性研究进展

摘要：

非金属聚合物材料已被大规模用作中、低压燃气管道管材,其临氢环境下与氢的相容性研究对于掺氢天然气输送的发展具有重要意义.为此,综述了现有的非金属聚合物管材在氢环境中的气体渗透性能以及力学性能劣化研究,分析了温度、氢压、材料微观结构等因素对非金属管材渗透性能以及力学性能的影响,指出了目前研究存在的不足并对未来研究方向进行了展望.研究结果表明:①低氢压下,非金属管材的渗透性能与力学性能几乎不受氢环境影响,随温度升高,非金属管材的渗透系数增大,力学性能降低;②氢气分子在非金属材料中的渗透系数大于甲烷分子,各气体间的渗透系数相互独立,材料结晶度等微观结构参数能够影响材料在临氢环境下的渗透性能和力学性能;③气体泄漏是影响非金属管材运行安全的主要因素,其主要途径以及泄漏速率可以作为评价临氢环境下非金属管材适用性的主要指标;④和热塑性管材相比,弹性体密封件氢渗透性能更差,容易发生溶胀而导致其物性变化,直接影响掺氢非金属管道的安全运行.结论认为:①后续需开展多因素耦合条件下非金属氢管道寿命预测模型、非金属管材临氢服役性能评价准则、密封件及密封材料临氢适用性评价技术方法与评价准则等方面的研究工作;②建议建立掺氢环境下非金属管道建设与运行的相关规范以及安全评价方法,形成相关标准规范,以期为非金属管道掺氢输送的发展和大规模应用奠定基础.

关键词：非金属管道、聚合物、氢能、掺氢输送、氢渗透、拉伸性能、氢相容性、微观结构

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分类号：TE988.2;TU996.8;TQ050.44

资助基金：国家重点研发计划2021YFB4001601

在线出版日期：2022-10-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：145-156