2023年8月24日，第三屆中國綠氫與應用發展論壇在內蒙古鄂爾多斯盛大召開，與會嘉賓共同探討綠氫產業鏈發展問題及方向。

中國石油天然氣管道工程有限公司高級工程師鐘桂香發表《輸氫管道用管材選用技術探討》主題演講。

鐘桂香表示，我國氫能源主要分布在煉化企業集中、風光發電資源豐富的西北、中西部地區，消費市場則主要集中在東部地區，與油氣資源分布格局類似，呈現出資源與市場錯位分布的特點，因此氫能的運輸將是未來氫能利用中最為關鍵的環節。

大規模氫氣輸送的最佳方式是利用管道運輸，管道運輸的成本也最低。輸氫管道面臨的最本質的風險就是氫脆。

環境、應力和材料是誘發氫脆的三大基本要素。

鐘桂香向與會嘉賓介紹了氫氣壓力對鋼材的影響，她表示，壓力一定的條件下，優選選用低鋼級材料。隨著壓力的增加，X52管線鋼疲勞裂紋擴展速率增加，材料發生氫脆的傾向增大。隨著氫含量的增加，強度未發生顯著變化，延伸率呈下降趨勢，含量越高，下降約大；而且一定氫含量條件下，高級越高，延伸率下降越大。相同環境（壓力、純度等）下，管線承受的應力越大，疲勞壽命越低，通過降低承受載荷、增加壁厚可以提高氫環境中管線鋼疲勞壽命。

此外，氫氣純度對鋼材材料也有影響。在氫氣中添加氧氣或一氧化碳等氣體可以顯著降低鋼材發生氫脆的風險。“尤其是少量存在的O2、CO就可以顯著降低氫脆風險。”

鋼材本身材料的屈服強度對氫脆的適應情況也存在規律，相同環境（壓力、純度等）下，隨著材料屈服強度的增加，斷裂韌度下降趨勢愈加明顯；隨著硬度的增加，HIC裂紋長度率，表明降低強度和硬度能有效降低管材的氫脆敏感性。

鐘桂香總結氫對鋼材的影響，影響材料氫脆敏感性的的因素主要有強度、硬度、化學成分、微觀因素（晶粒度、帶狀組織、組織類型、冶金缺陷和管材本身的缺陷/缺欠。對于輸氫管道環境（設計壓力、氫氣純度）一定的條件下，管道設計應該從降低應力和提高材料抗氫脆性能兩方面降低氫脆的影響。

目前，國內還沒有統一的國家級輸氫管道鋼材行業標準。根據國外相關標準，氫氣工況已經驗證過的鋼示制包括傳統的ASTMA106的B級、ASTMAS3的B級、和API5L的X42級和X52級(首選PSL2級)，以及微合金化的API5L的X52級。氫氣管線已經在一個≤14MPa的氣體壓力下運行。對氫脆問題的認識體現在限制氣體壓力和管線尺寸的趨勢，以便在系統運行期間，壁應力低于規定最低屈服強度的30%~50%，盡管工業經驗豐富，但在氫氣中碳鋼的補充實驗室數據有限。

最后，鐘桂香在材料要求方面建議，鋼級不高于L485，且管體及焊縫最大抗拉強度不超過690MPa；焊管用原材料軋制工藝應為熱機械控制軋制工藝（TMCP）；無縫管在連續鑄造過程中，應進行低倍浸蝕試驗或其他等效方法來識別合金中心線偏析，并按不應超過2級評級驗收；管材的A、B、C、D類非金屬夾雜物級別不應超過1.5；管材的帶狀組織不大于3級；焊管的晶粒度應為9級或更細。無縫鋼管的晶粒度應為8級或更細；焊管的碳含量應不超過0.07%；無縫管的碳含量不應超過0.12%；硫含量不應超過0.01%；磷含量不應超過0.015%；L415及以下鋼級焊管的碳當量CEpcm不應超過0.15%，無縫鋼管的碳當量CEpcm不應超過0.20%；L450及以上鋼級焊管的碳當量CEpcm不應超過0.17%。無縫鋼管的碳當量CEpcm不應超過0.22%。

我國在輸氫管道方面很長一段時間都是“空白”，近年來，由于氫能產業大火，產業鏈上下游迅速燃起“戰火”，各大企業跑馬圈地。輸氫管道面臨成本和技術的雙重壓力，更面臨著標準與鋼材的空白，在此背景下，國家“從零開始”，力破輸氫管道難題。

今年6月，國家管網集團傳出好消息：9.45MPa全尺寸非金屬管道純氫爆破試驗在位于哈密的國家管網集團管道斷裂控制試驗場成功實施，標志著國內首次高壓力多管材氫氣輸送管道中間過程應用試驗完成，為我國今后實現大規模、低成本的遠距離純氫運輸提供技術支撐。