- 现行发布版本：ASME B31.12-2023。
- 适用范围包括气态氢、气态氢混合气以及液氢工况管道。
- 本规范适用至与相关容器和设备连接的管道接头，但不适用于容器或设备本身。
- 泄压阀选型仍需单独确定控制载荷、经认证的阀门排量并进行安全排放审查。
››› 范围与规范结构
B31.12 将一般要求、工业管道和管道线路分开规定
一般要求确立了通用的氢气工况规则。工业管道部分针对设施和橇装单元内的氢气管道，而管道线路部分针对气态氢管道系统。在批准设计条件、材料、检验和试验之前，必须明确适用的部分。
B31.12 界定的是管道系统；它不能替代压缩机、压力容器、储气瓶、电解槽或其他连接设备的建造规范。因此，接口接头和责任分界应在 P&ID 和机械规格书中清晰标明。
版本与适用说明
本页基于 ASME B31.12-2023。请始终确认项目所要求的版本、管辖范围和业主规格书。氢气管道要求还可能与其他管道规范、当地法规和完整性管理要求相互关联。
››› 氢气工况特性
氢气会改变材料、泄漏和点火审查
应根据实际氢浓度、压力、温度、循环工况及排放环境对管道和泄放系统进行评估。
01
氢致材料劣化
仅考虑材料强度是不够的。评估还应考虑氢相容性、疲劳、断裂行为、焊缝、热处理及压力循环。
02
小分子泄漏
氢气可通过极小的泄漏通道逸出。阀座设计、阀杆密封、垫片、螺纹连接及试验验收均需严格控制。
03
宽可燃范围与低点火能
排放口、电气防爆分级、点火源、通风及扩散应统筹考虑。
04
高压与快速膨胀
储氢瓶组、压缩机及加氢系统可能涉及高压、大储存能量、膨胀降温及高速排放。
05
压力与热循环
快速充装、压缩机运行、槽车装卸及反复降压可能形成疲劳敏感工况。
06
低温液氢
液氢管道增加了极低温、蒸发气、热收缩、封闭液膨胀和冷羽流等风险。
››› 受保护系统
典型 B31.12 氢气管道及压力边界
每台泄放装置应归属于特定的受保护区段、最大源压力和可信流量路径。
01
电解槽出口管道
保护分离器、干燥器、净化设备及下游管道，防止电解槽或压缩机压力影响。
02
氢气压缩机系统
审查各级、中间冷却器、分离器、脉动容器、出口封闭以及回流或控制失效。
03
高压储存与汇流排
保护储罐总管、隔离段、瓶组及相连的低等级管道。
04
减压站
保护下游管道和设备，防止调压器、监控器、旁路或控制阀失效。
05
加氢站与管束拖车接口
审查压缩机出口、优先控制盘、加注管线、拖车汇流排及快速充装瞬态工况。
06
氢气管道
确定管段隔离、站场管道、压缩机接口、调压站及可信的上游压力源。
07
燃料电池供气系统
保护低压燃料电池管道、缓冲罐及工艺设备，防止上游储氢或调压器失效造成超压。
08
液氢管道
保护输送管线、装卸段、汽化器、封闭液体积及蒸发气连接。
››› 超压工况
在确定安全阀尺寸之前，必须先确定控制性泄放工况
最大上游流量与下游最低额定承压边界通常决定泄压需求。
01
调压器或控制阀失效
调压器、监控器或旁通阀故障开启，可能使下游管道承受最大可信上游压力和流量。
02
压缩机出口堵塞
根据压缩机能力、回流工况和下游限流条件，确定所需泄放负荷。
03
出口堵塞或隔离阀关闭
氢气流入封闭的氢气管道段，可能迅速超过该管段的设计压力。
04
封闭液体的热膨胀
封闭的液氢或其他低温液体在热量进入时可能产生高压。
05
汽化器或换热器故障
热量输入过大、气体出口堵塞或高压侧泄漏，可能使低压等级系统过载。
06
外部受热或火灾
在适用设备或项目依据要求时，应审查受热影响、气体产生及安全排放条件。
››› 材料与设计
必须针对实际压力和工作循环验证氢相容性
材料审查应包括管道、管件、法兰、阀体、内件、螺栓、焊缝及热影响区。强度、韧性、氢影响、疲劳、断裂力学及检验要求均可能随压力、壁厚和使用历史而变化。
对于液氢，还需确认低温韧性、热收缩、冲击试验、垫片性能及炉批号可追溯性。
材料与设计检查清单
- 氢浓度与气体纯度
- 最高和最低设计温度
- 设计压力与压力循环
- 管道、管件、法兰及阀门材料
- 焊接工艺与热处理状态
- 必要时进行疲劳与断裂评估
- 硬度与材料试验要求
- PMI与炉批号可追溯性
- 垫片、密封件及弹性体相容性
- 腐蚀裕量与外部环境
››› 阀门选型与密封性
氢气泄压阀必须满足排量、泄漏和运行要求
所选阀门应具备足够的认证气体排量以应对控制工况负荷，并在整定压力、温度、背压、工作压力裕量和氢气工况方面保持适用。
对于洁净、高压或工作压力接近整定压力的工况，可考虑先导式结构；而在更看重结构简单和抗污染能力时，可优先选用弹簧式结构。选型必须依据实际系统和制造商数据确定。
氢气阀门审查要点
- 所需泄放量与认证气体排量
- 整定压力与工作压力裕量
- 常规式、波纹管平衡式或先导式结构
- 阀座结构与泄漏要求
- 阀体、内件、弹簧、波纹管及密封材料
- 背压与排放总管压力
- 入口压力损失与动态稳定性
- 连接标准与压力等级
- 清洗与污染控制
- 校准、压力及密封面试验报告
››› 排放与安装
氢气排放必须引至指定的安全位置
应对泄放出口的扩散、点火源、天气影响、高速气流、噪声、反作用力、静电问题及可能的空气进入进行评估。共用排放总管可能产生叠加背压和积聚背压，从而影响阀门排量和稳定性。
安装时应保持进口管路短直，出口独立支撑，避免积液，保持排放立管排水畅通，并保留便于检查和更换的安全通道。
排放系统检查清单
- 大气排放、火炬或回收目的地
- 排放口高度与安全间距
- 正常及最大总管压力
- 同时泄放假设
- 扩散与点火源评估
- 出口管道支撑与反作用力
- 排液与防止积液
- 适用时的低温排放与结冰防护
- 电气区域与接地要求
- 检修通道与防风雨保护
››› 工程流程
B31.12 氢气超压保护八步工作流程
该工作流程将管道规范边界与泄放量计算、阀门选型及安全排放系统相衔接。
01
确定 B31.12 边界
识别工业管道、长输管道、液氢管道及相连设备的接口。
02
识别受保护管段
标注储存集管、压缩机、调压器、封闭管段及下游低等级管道。
03
确定可信泄放工况
审查调压器失效、排放受阻、热膨胀、热输入及设备故障。
04
确定控制工况载荷
采用最大源流量、气体物性、压力、温度及下游工况。
05
核实材料与设计
检查氢相容性、疲劳、韧性、密封、焊缝及压力-温度额定值。
06
选择泄放装置
核实认证排量、整定压力、泄漏、阀门类型及连接要求。
07
审查排放与安装
检查背压、扩散、点火控制、支撑、排水及维护通道。
08
完成文件包
出具计算书、数据表、图纸、MTC、试验报告及检验要求。
车间现场验证
从规范要求到车间现场验证
标准规定技术要求，但采购订单的符合性取决于设计、材料、检验范围及记录的试验结果。本实际 ZOBAI 照片记录了展示中的不锈钢先导式安全泄放阀。这是设施证据，不能替代项目专用证书或商定的检验和试验计划。
建议提供的工程输入
- 适用的 ASME B31.12 章节及版本
- P&ID、管道边界与受保护设备
- 氢气组分、纯度及相态
- MAWP、设计压力与整定压力
- 操作与泄放温度
- 控制工况与所需泄放量
- 压缩机、调压器或上游来源数据
- 背压与排放去向
- 管道、法兰、阀门及密封材料
- 所需计算、证书及试验报告
››› 相关应用与标准
继续氢气管道与压力泄放审查
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››› 常见问题
关于 ASME B31.12 氢气管道系统的常见问题
ASME B31.12 规定了氢气管道及管道系统的设计、材料、制造、检验、试验、运行与维护要求。
现行发布版本为 ASME B31.12-2023。项目应结合当地监管机构、业主及项目规范确认所需版本。
是的。其适用范围包括液氢工况的管道。气氢管道也涵盖在内，具体条款章节取决于系统。
管道规范适用于管道与相关容器和设备之间的连接接头，但不提供容器或设备本身的建造规则。
常见工况包括调节阀或控制阀故障、压缩机出口堵塞、出口堵塞、封闭液体热膨胀、汽化器故障以及适用时的外部受热。
并非自动适用。所选阀门必须针对氢兼容材料、泄漏要求、整定压力、认证气体排量、工作裕度、背压、密封件、连接方式及排放条件进行核实。
请提供 B31.12 章节、受保护管道、氢气组分与相态、设计压力与整定压力、温度、控制泄放工况、所需泄放量、背压、材质、连接方式及所需试验文件。