- Текущая опубликованная редакция: ASME B31.12-2023.
- Область применения включает газообразный водород, газообразные смеси водорода и трубопроводы для жидкого водорода.
- Кодекс применяется к трубопроводному соединению, подключенному к соответствующим сосудам и оборудованию, но не к самим сосудам или оборудованию.
- Выбор предохранительного клапана по-прежнему требует отдельной управляющей нагрузки, сертифицированной пропускной способности клапана и анализа безопасного сброса.
››› Область применения и структура Кодекса
B31.12 разделяет общие требования, промышленное трубопроводное оборудование и трубопроводы
Общие требования устанавливают общие правила эксплуатации водородных систем. Раздел «Промышленное трубопроводное оборудование» охватывает водородные трубопроводы на объектах и установках, а раздел «Трубопроводы» — системы газообразных водородных трубопроводов. Применимый раздел должен быть определен до утверждения условий проектирования, материалов, контроля и испытаний.
B31.12 определяет трубопроводную систему; он не заменяет строительный кодекс для компрессоров, сосудов под давлением, баллонов для хранения, электролизеров или другого подключенного оборудования. Поэтому граница интерфейса и ответственности должна быть четко указана на P&ID и в спецификации оборудования.
Редакция и примечание по применению
Эта страница основана на ASME B31.12-2023. Всегда подтверждайте редакцию, юрисдикцию и спецификацию владельца, требуемые для проекта. Требования к водородным трубопроводам также могут взаимодействовать с другими кодексами трубопроводов, местными нормами и требованиями к управлению целостностью.
››› Характеристики водородной среды
Водород изменяет требования к материалам, утечкам и воспламенению
Трубопроводная система и система сброса должны оцениваться с учетом фактической концентрации водорода, давления, температуры, циклического режима и среды сброса.
01
Деградация материалов под воздействием водорода
Прочности материала недостаточно. Необходимо учитывать совместимость с водородом, усталость, хрупкость, сварные швы, термообработку и циклы давления.
02
Просачивание малых молекул
Водород может проникать через очень малые пути утечки. Конструкция седла, уплотнения штока, прокладки, резьбовые соединения и приемка по результатам испытаний требуют тщательного контроля.
03
Широкий диапазон воспламеняемости и низкая энергия зажигания
Необходимо совместно учитывать выходные отверстия вентиляции, электрическую классификацию, источники воспламенения, вентиляцию и рассеивание.
04
Высокое давление и быстрое расширение
Накопительные емкости, компрессоры и системы заправки могут работать при высоком давлении, иметь большой запас энергии, охлаждение при расширении и высокоскоростной сброс.
05
Циклическое изменение давления и температуры
Быстрое заполнение, работа компрессора, загрузка трейлера и многократное снижение давления могут создавать условия, чувствительные к усталости.
06
Криогенный жидкий водород
Трубопроводы с жидким водородом создают риски, связанные с очень низкими температурами, испарением, термическим сжатием, расширением заблокированной жидкости и образованием холодных шлейфов.
>>> Защищаемые системы
Типовые трубопроводы для водорода и границы давления по B31.12
Каждое предохранительное устройство должно быть назначено на определенный защищаемый участок, максимальное давление источника и возможный путь потока.
01
Выходные трубопроводы электролизера
Защита сепараторов, осушителей, оборудования очистки и последующих трубопроводов от давления электролизера или компрессора.
02
Системы водородных компрессоров
Рассмотрение ступеней, промежуточных охладителей, сепараторов, пульсационных сосудов, блокировки на выходе, а также отказов рециркуляции или управления.
03
Системы хранения и коллекторы высокого давления
Защита напорных коллекторов, секций изоляции, каскадных батарей и присоединенных трубопроводов с низким давлением.
04
Станции редуцирования давления
Защита последующих трубопроводов и оборудования от отказов регулятора, контрольного клапана, байпаса или управляющего клапана.
05
Интерфейсы заправочных станций и трубовозов
Рассмотрение выгрузки компрессора, приоритетных панелей, линий дозирования, трубопроводных коллекторов и переходных процессов быстрого заполнения.
06
Водородные трубопроводы
Определение изоляции участков, трубопроводов станции, интерфейсов компрессоров, регуляторных станций и возможных источников давления выше по потоку.
07
Системы подачи топливных элементов
Защита трубопроводов низкого давления топливных элементов, буферных емкостей и технологического оборудования от отказа вышестоящего хранилища или регулятора.
08
Трубопроводы сжиженного водорода
Защита линий перекачки, участков загрузки, испарителей, заблокированных объемов жидкости и соединений для отвода испарений.
>>> Сценарии превышения давления
Управляющий случай сброса должен быть определен до расчета размера клапана
Максимальный поток источника и наименее нагруженная граница ниже по потоку часто определяют требование к сбросу давления.
01
Отказ регулятора или регулирующего клапана
Неисправный регулятор, монитор или байпас, открытый на пропуск, может подвергнуть трубопровод ниже по потоку максимальному давлению и расходу.
02
Блокировка на выходе компрессора
Используйте производительность компрессора, условия рециркуляции и ограничение ниже по потоку для определения требуемой нагрузки сброса.
03
Заблокированный выход или закрытая запорная арматура
Поступление потока в закрытый участок водородного трубопровода может быстро превысить расчетное давление этого участка.
04
Термическое расширение заблокированной жидкости
Заблокированная жидкая фаза водорода или другой холодной жидкости может создать высокое давление при поступлении тепла.
05
Отказ испарителя или теплообменника
Избыточное тепловыделение, заблокированный газовый выход или утечка на стороне высокого давления могут перегрузить систему с более низким рейтингом.
06
Внешний нагрев или пожар
При необходимости, согласно применимому оборудованию или проекту, рассмотрите воздействие тепла, образование газа и безопасный сброс.
››› Материалы и конструкция
Необходимо проверить совместимость с водородом для фактического давления и рабочего цикла.
Обзор материалов должен включать трубы, фитинги, фланцы, корпуса клапанов, седелки, крепеж, сварные швы и зоны термического влияния. Прочность, ударная вязкость, воздействие водорода, усталость, механика разрушения и требования к инспекции могут изменяться в зависимости от давления, толщины стенки и истории эксплуатации.
Для жидкого водорода также необходимо подтвердить низкотемпературную вязкость, термическое сжатие, результаты испытаний на удар, поведение прокладки и прослеживаемость по плавочным номерам.
Контрольный список материалов и конструкции
- Концентрация водорода и чистота газа
- Максимальная и минимальная расчетная температура
- Расчетное давление и циклы давления
- Материал труб, фитингов, фланцев и клапанов
- Процедура сварки и состояние термообработки
- Оценка усталости и разрушения, где это требуется
- Требования к твердости и испытаниям материалов
- PMI и прослеживаемость по плавочным номерам
- Совместимость прокладок, уплотнений и эластомеров
- Припуск на коррозию и внешняя среда
››› Выбор клапана и герметичность
Предохранительный клапан для водорода должен соответствовать требованиям по производительности, герметичности и условиям эксплуатации
Выбранный клапан должен обладать достаточной сертифицированной газовой производительностью для расчетной нагрузки и оставаться пригодным для заданного давления настройки, температуры, противодавления, запаса рабочего давления и эксплуатации с водородом.
Клапаны с пилотным управлением могут рассматриваться для чистых сред, высоких давлений или работы вблизи давления настройки, в то время как пружинные клапаны могут быть предпочтительны там, где важнее простота и устойчивость к загрязнениям. Выбор должен основываться на фактических данных системы и производителя.
Ключевые моменты при выборе клапана для водорода
- Требуемая производительность сброса и сертифицированная газовая пропускная способность
- Давление настройки и запас по рабочему давлению
- Конструкция: обычная, сильфонная уравновешенная или с пилотным управлением
- Конструкция седла и требования к герметичности
- Материалы корпуса, седельной пары, пружины, сильфона и уплотнений
- Противодавление и давление в коллекторе сброса
- Потери давления на входе и динамическая устойчивость
- Стандарт присоединения и класс давления
- Очистка и контроль загрязнений
- Отчеты о калибровке, давлении и испытаниях на герметичность седла
››› Вентиляция и установка
Сброс водорода должен направляться в определенное безопасное место
Выпускное отверстие клапана должно быть оценено с точки зрения рассеивания, источников воспламенения, погодных условий, высокой скорости, шума, реактивной силы, электростатических проблем и возможного подсоса воздуха. Общие вентиляционные коллекторы могут создавать наложенное и нарастающее противодавление, которое влияет на производительность и стабильность клапана.
Установка должна предусматривать короткую входную линию, независимую опору для выходной линии, избегать скопления жидкости, обеспечивать дренаж вентиляционной трубы и сохранять безопасный доступ для осмотра и замены.
Контрольный список системы сброса
- Атмосферный сброс, факел или пункт рекуперации
- Высота выходного отверстия вентиляции и безопасное расстояние
- Нормальное и максимальное давление в коллекторе
- Предположения о одновременном сбросе
- Обзор рассеивания и источников воспламенения
- Опора выходного трубопровода и реактивная сила
- Дренаж и предотвращение скопления жидкости
- Низкотемпературный сброс и обледенение, где применимо
- Требования к электрооборудованию и заземлению
- Доступ для осмотра и защита от атмосферных воздействий
››› Рабочий процесс проектирования
Восьмиэтапный рабочий процесс защиты от давления водорода по B31.12
Рабочий процесс связывает границу трубопроводного кода с расчетом сброса давления, спецификацией клапана и системой безопасного сброса.
01
Определение границы по B31.12
Идентификация интерфейсов промышленного трубопровода, магистрального трубопровода, трубопровода сжиженного водорода и подключенного оборудования.
02
Определение защищаемых участков
Маркировка накопительных коллекторов, компрессоров, регуляторов, заблокированных линий и нижележащих трубопроводов с низким давлением.
03
Определение достоверных случаев сброса давления
Анализ отказа регулятора, блокировки сброса, теплового расширения, теплопритока и отказа оборудования.
04
Расчет управляющей нагрузки
Использование максимального расхода источника, свойств газа, давления, температуры и условий ниже по потоку.
05
Проверка материалов и конструкции
Проверьте совместимость с водородом, усталостную прочность, ударную вязкость, уплотнения, сварные швы и допустимые параметры давления-температуры.
06
Выбор предохранительного устройства
Проверьте сертифицированную производительность, давление срабатывания, герметичность, тип клапана и требования к присоединению.
07
Проверка системы сброса и установки
Проверьте противодавление, рассеивание, контроль воспламенения, опорные конструкции, дренаж и доступ для обслуживания.
08
Завершить комплект документов
Выдача расчетов, технических паспортов, чертежей, сертификатов материалов (MTC), протоколов испытаний и требований к инспекции.
Проверка на производстве
От нормативных требований до проверки в производственной зоне
Стандарты определяют технические требования, но соответствие заказу зависит от конструкции, материалов, объема инспекции и зафиксированных результатов испытаний. Эта реальная фотография ZOBAI документирует демонстрационный пилотный предохранительный клапан из нержавеющей стали. Это свидетельство объекта, а не замена сертификатов для конкретного проекта или согласованного плана инспекций и испытаний.
Данные для запроса предложения
Информация, необходимая для рассмотрения предохранительного клапана для водородных установок по ASME B31.12
Запрос, содержащий только указание на службу с водородом и размер присоединения, является неполным. Предоставьте раздел стандарта трубопроводов, максимальные исходные условия, расчетный случай сброса, требуемую производительность и данные системы сброса.
Рекомендуемые инженерные данные
- Применимый раздел и редакция ASME B31.12
- P&ID, граница трубопровода и защищаемое оборудование
- Состав, чистота и фаза водорода
- Максимальное рабочее давление, расчетное давление и давление настройки
- Рабочая и температура сброса
- Управляющий сценарий и требуемая производительность сброса
- Данные компрессора, регулятора или источника высокого давления
- Противодавление и место сброса
- Материалы трубопроводов, фланцев, клапанов и уплотнений
- Необходимые расчеты, сертификаты и протоколы испытаний
››› Связанные применения и стандарты
Продолжить рассмотрение трубопроводов водорода и систем сброса давления
Эти ссылки ведут на текущие страницы ZOBAI, уже доступные на сайте.
01
Предохранительные клапаны для водорода
Водородные компрессоры, накопительные батареи, электролизеры, заправочные станции, трубопроводы и установки.
02
Предохранительные клапаны высокого давления
Рассмотрение утечек, класса давления, материалов и эксплуатации в среде высокого давления газа.
03
Предохранительные клапаны для трубопроводов
Рассмотрение отказа регулятора, компрессорных станций, блокировки выхода и сброса давления в трубопроводе.
04
Номинальные параметры давления-температуры
Проверьте корпус клапана, фланец, группу материалов и допустимое давление в зависимости от температуры.
05
Фланцы ASME B16.5
Проверьте совместимость размера фланца, класса, типа уплотнительной поверхности, прокладки и болтовых соединений.
06
Задать вопрос инженеру
Предоставьте технологическую схему трубопровода для водорода (P&ID), расчет сброса давления или спецификацию клапана для технической экспертизы.
>>> Часто задаваемые вопросы
Часто задаваемые вопросы о трубопроводах для водорода по стандарту ASME B31.12
ASME B31.12 устанавливает требования к проектированию, материалам, изготовлению, инспекции, испытаниям, эксплуатации и техническому обслуживанию систем трубопроводов для водорода.
Текущее опубликованное издание - ASME B31.12-2023. Проекты должны подтверждать требуемое издание с регулирующим органом, владельцем и спецификацией проекта.
Да. Его область применения включает трубопроводы для жидкого водорода. Также охватываются газопроводы для газообразного водорода, при этом конкретный раздел стандарта зависит от системы.
Нормы трубопроводов применяются к соединению, связывающему трубопровод с соответствующими сосудами и оборудованием, но они не устанавливают правила конструирования самих сосудов или оборудования.
Типичные случаи включают отказ регулятора или регулирующего клапана, блокировку нагнетания компрессора, закупорку выходного патрубка, тепловое расширение заблокированной жидкости, отказ испарителя и, где применимо, воздействие внешнего тепла.
Не автоматически. Выбранный клапан должен быть проверен на совместимость материалов с водородом, требования к герметичности, давление настройки, сертифицированную газовую производительность, рабочий запас, противодавление, уплотнения, соединения и условия сброса.
Предоставьте раздел B31.12, защищенные трубопроводы, состав и фазу водорода, расчетное и заданное давление, температуру, соответствующий случай сброса, требуемую производительность, противодавление, материалы, соединения и необходимые документы для испытаний.
Нужна экспертиза трубопроводов для водорода или систем сброса давления?
Предоставьте данные по границе трубопровода B31.12, P&ID, условиям эксплуатации водорода, входному давлению, сценариям сброса, требуемой производительности, схеме отвода и требованиям к материалам. ZOBAI может определить недостающие входные данные и определить следующий шаг для расчета или запроса ценового предложения.