液氫氣瓶 第 1 部分：設計、制造、檢驗與試驗

1.背景及意義隨著石化能源的枯竭，以及二氧化碳排放引起的環(huán)境問題，發(fā)展氫能有利于保障能源安全，降低碳排放，推進能源產(chǎn)業(yè)升級。氫能對加快推進我國能源生產(chǎn)和消費革命，加快新時代能源轉型發(fā)展具有重大意義。氫能憑借儲量豐富、清潔、高效等特點，正成為能源革命的關注熱點。氫能產(chǎn)業(yè)鏈包含研發(fā)、制備、儲運、應用等，隨著政策的引導、技術的更新突破和產(chǎn)業(yè)構建的逐步完善，產(chǎn)業(yè)鏈已有部分完成。氫能的儲運是遏制氫能產(chǎn)業(yè)化速度亟需解決的瓶頸。目前有高壓儲氫、吸附儲氫、低溫儲氫以及高壓低溫儲氫等方式。氣瓶作為低溫儲氫的一種高效的手段備受關注，但氣瓶的設計、制造、檢驗、試驗等沒有規(guī)范及標準可依，因此編制液氫氣瓶的標準需求更加突顯。2.編制參照的標準及依據(jù)4Lweldedinsulatedcylinders》（也稱DOT-4L:2018）[2]、ISO13985:2006版《Liquidhydrogen-Landvehiclefueltanks》[3]、CGAS-1.2:2009版《PressureReliefDeviceStandardsPart2-Portablecontainersforcompressedgases》[4]、CGAH-3:2019版《Standardforcryogenichydrogenstorage》[5]、TSG23-2021《氣瓶安全技術規(guī)程》[6]等。3.標準的內容環(huán)境溫度（-40℃~60℃)的規(guī)定來源于TSG23-2021。公稱工作壓力為0.2MPa～3.5MPa的下限0.2MPa的規(guī)定來源于TSG23-2021，上限3.5MPa的規(guī)定來源于DOT4L:2018壓力上限3.45MPa的取整。設計溫度不高于-253℃的規(guī)定是根據(jù)液氫的沸點溫度為20.369K（~-252.78℃)。公稱容積為150L～450L的下限150L的規(guī)定是借鑒GB/T34510-2017版《汽車用液化天然氣氣瓶》[7]的規(guī)定，上限是參照DOT4L:2018的規(guī)定。氣瓶只允許立式的規(guī)定來源于DOT4L:2018。3.2術語及定義3.2.1引用的術語標準術語及定義引用的標準有GB/T12241、GB/T13005、GB/T18442.1、GB/T18442.3、GB/T18443.2、GB/T26929及GB/T33209、GB/T24499-2009等基本能夠涵蓋本標準出現(xiàn)的術語。3.2.2液氫氣瓶本標準定義了“液氫氣瓶”是一種焊接絕熱氣瓶。3.2.3批量、內膽批量、產(chǎn)品批量本標準參照GB/T24159-2022版把“批量”定義分為了“批量”、“內膽批量”、“產(chǎn)品批量”更利于本標準的敘述。3.3型號命名及基本參數(shù)3.3.1型號命名目前沒有標準規(guī)定液氫氣瓶的命名方法，因此本標準借鑒GB/T15384-2011版《氣瓶型號命名方法》[8]來規(guī)定這類氣瓶的命名。3.3.2壓力規(guī)定本條對氣瓶分為內膽和外殼進行了壓力要求。內膽計算壓力采用設計壓力，設計壓力等于壓力試驗壓力。DOT-4L:2018版規(guī)定：“耐壓試驗壓力一般不低于2倍公稱工作壓力”。內膽由于需要進行檢漏，且規(guī)定方法為GB/T18443.3，因此規(guī)定了外壓計算壓力0.21MPa。氫的特性確定管路系統(tǒng)也要不泄漏，因此規(guī)定了氣密性試驗壓力不應小于公稱工作壓力。外殼內壓由外殼防爆裝置予以保證安全，因此只規(guī)定了外壓計算壓力0.21MPa。3.3.3有效容積規(guī)定允許充裝的最大容積的實質是預留氣相空間，保證液體受熱膨脹后，有可以容納的空間。3.4材料規(guī)定3.4.1一般要求對受壓元件、內膽焊接材料的標記以及材料質量證明書提出了具體要求，從源頭保證材料的真實性。3.4.2內膽材料與液氫或低溫蒸汽接觸的內膽受壓元件包括內膽主體（筒體和封頭）、管接頭、管座或凸緣、夾層空間管道、補強板需要用奧氏體不銹鋼，主要是因為奧氏體不銹鋼在液氫溫度下還有相當?shù)捻g性。雖然焊接在內膽上的墊板不與液氫或低溫蒸汽接觸也要求使用奧氏體不銹鋼，是由于不銹鋼的導熱會使墊板的溫度接近液氫溫度。國外標準DOT4L:2018版、CGAH-3:2019版、ISO13985:2006版、CGAG-5.6-2005版《Hydrogenpipelinesystems》（Reaffirmed2013）[9]對于材料的要求見表1。表1國外標準對材料的要求DOT4L:2018版CGAH-3:2019版用于構造內膽或支撐內膽的材料應適合儲罐的純度要求并在低溫下使通常，內膽由300系列奧氏體不銹鋼制成。304SS顯示出在高應（如冷成型封頭）中出現(xiàn)氫脆開裂的趨勢。壓力容器封頭冷CGAG-5.6-2005版GB/T24511-2017版《承壓設備用不銹鋼和耐熱鋼鋼板和鋼帶》[10]的數(shù)值代號S30408的板材的化學成分中硫與磷的含量比DOT4L:2018版嚴格，硅的含量也要高些外，其他成分的要求都相同；力學性能也相同。表2、表3是國內低溫容器常用的奧氏體不銹鋼與DOT4L:2018版的對比。表2材料化學成分對照表號CPSNiN版18.00~8.00~ 18.00~8.00~ 16.00~10.00~2.00~16.00~10.00~2.00~版 18.00~8.00~ 表3力學性能對照表≥520MPa≥490MPa≥520MPa≥490MPa—≥517MPa注2：ISO21028-1:2016版《CryogenicvesselsToughnessrequirementsformaterialsatcryogenictemperaturePart1:Temperaturesbelow-80℃》[11]第4.2.3條b)：工作溫度低于?196℃時，母材、熱影響區(qū)和焊縫金屬應進行沖擊試驗。沖擊試驗是在?196℃進行，但最小沖擊能值應為48J/cm2或最小側向膨脹值應為0.53mm。根據(jù)ISO13985-2006版第4.2.1條規(guī)定，34J/cm2相當于沖擊功（V型缺口）27J[來源于ISO13985-2006版4.2.1注釋1]，40J/cm2相當于沖擊功（V型缺口）32J[來源于ISO13985-2006版4.2.1注釋2]，那么48J/cm2相當于沖擊功（V型缺口）38.4J。CGAG-5.6-2005版第3.2條規(guī)定了奧氏體的穩(wěn)定性計算公式（共計兩個計算公式，團體標準T/CATSI05006-2021參考選取了其中1個公式CGAG-5.6-2005版第3.4條規(guī)定了奧氏體轉變成馬氏體的轉變溫度計算公式。CGAG-5.6-2005版明確適用范圍是：適用于純氫氣和氫氣混合物的金屬傳輸和分配管道系統(tǒng)，如附錄A的圖1所示（說明：原文附錄A是管道系統(tǒng)的典型布置圖，與本標準無關）。它僅限于具有以下特性的氣態(tài)產(chǎn)品：溫度范圍介于–40℃和175℃(?40℉和347℉)之間；總壓力從1MPa（150psi）到21MPa（3000psi）或僅限不銹鋼，高于0.2MPa（29psi）的氫分壓；附錄G中定義的濃度標準（說明：原文附錄G是氫氣混合濃度標準，與本標準無關）。附錄I中提供了有關超高純度（UHP）氫氣的具體指南。CGAG-5.6-2005版明確規(guī)定不適用范圍是：鋼瓶灌裝工廠；生產(chǎn)工廠；壓縮機組；客戶現(xiàn)場的罐體（液體或高壓氣體直至氣體進入分配系統(tǒng)；或者專用設備和機器上的管道。CGAG-5.6-2005版第3.2條對公式做出了說明：負數(shù)表示嚴重應變時奧氏體到馬氏體轉變的高趨勢。從國外的標準使用在液氫方面的情況來看，沒有具體要求計算奧氏體的穩(wěn)定性以及馬氏體轉變溫度。鑒于我國使用在液氫方面的材料是奧氏體不銹鋼系列，目前主要用于航空航天領域，用于民用的還在起步階段，為避免大型事故的發(fā)生，在國外成熟材料的基礎上額外提出一些更嚴的要求來滿足本國使用。表4是常用的奧氏體不銹鋼的穩(wěn)定性機馬氏體轉變溫度的計算。表4奧氏體穩(wěn)定性及馬氏體轉變溫度計算1.Δ=Ni+0.5Mn+35C-0.0833（Cr+1.5Mo-20）2-12[2.Δ=Ni-（Cr+1.5Mo-20）2/12+0.5說明：1.如果沒有規(guī)定范圍成分是以標準值、有2.括號內數(shù)據(jù)是CGAG-5.6-2005的另一公第3.4條公式即T/CATSI0500說明：如果沒有規(guī)定范圍成分是以標準值，有從上表4計算的結果分析S31608滿足CGAG-5.6-2005版的要求。CGAG-5.6-2005版第3.2條對公式的說明“如果300系列不銹鋼中鎳的含量大于10.5%，通常是正值，鋼是穩(wěn)定的”；同時根據(jù)國內市場上的S31608實際復驗情況提出了鎳的含量最低值10.50%的要求。根據(jù)ISO13985-2006版的要求，同時國內市場上的S31608實際性能提出了同時滿足沖擊功不低于38J、側向膨脹量不低于0.53mm以及斷后伸長率不低于40%的要求。管接頭、管座、凸緣等加工件在液氫溫度下應使用奧氏體不銹鋼Ⅲ級或Ⅳ鍛件，標準為NB/T47010-2017版《承壓設備用不銹鋼和耐熱鋼鍛件》[12]。CGAH-3:2019版第9.1條要求：管道使用奧氏體不銹鋼，使用304時，當應力超過抗拉強度的20%時或產(chǎn)生氫脆，使用316更抗氫脆。雖然CGAH-3:2019版沒有明確規(guī)定使用316，但是由于夾層管道要彎管制作會因冷作引起硬化，有可能這個應力狀態(tài)下的304會氫脆，如果固溶處理就比較麻煩，成本也不會低；所以滿足本標準情況的也就是316（國內數(shù)字代號S31608）。無縫鋼管標準為GB13296-2013版《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管》[13]或GB/T14976-2012版《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》[14]。3.4.3焊接材料ISO13985-2006版第4.4條：對于焊接容器，在材料可能遇到的所有溫度下，其焊接性能應與母材規(guī)定的性能相同。因此針對焊接材料的熔敷金屬提出了力學性能和沖擊要求。國家標準對于焊接材料的標準為NB/T47018-2017版《承壓設備用焊接材料訂貨技術條件》[15]，由于規(guī)定了內筒和外殼材料都采用奧氏體不銹鋼，因此采標與本標準有關的為第1部分《承壓設備用焊接材料訂貨技術條件第1部分：采購通則》和第3部分《承壓設備用焊接材料訂貨技術條件第3部分：氣體保護電弧焊焊絲和填充絲》。3.4.4附件材料CGAH-3:2019版第5.3條：除奧氏體不銹鋼外，非金屬如聚酰胺、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、滌綸?和玻璃纖維也可作為系統(tǒng)部件(閥門、壓力表等)的元件材質。因此規(guī)定了閥門密封材料的范圍。CGAH-3:2019版第8.4條：不銹鋼真空指示器隔離閥連接是首選。因此規(guī)定真空隔離閥（或一體式真空規(guī)管）、抽真空座及堵頭應采用奧氏體不銹鋼。3.4.5外殼材料ISO13985:2006版第4.4條“用于外殼的材料應確保真空系統(tǒng)的完整性，并且在液氮溫度下其斷裂伸長率應至少為12％?！盌OT4L-2018版第(O）(2)(ii)條“易燃低溫液體。用于運輸易燃低溫液體的鋼瓶必須有鋼制的外殼”。雖然這兩個標準都允許用碳鋼，但是國內目前焊接絕熱氣瓶已經(jīng)不采用碳鋼外殼。鋁在與生銹的鋼鐵碰撞時可能產(chǎn)生鋁熱反應，該反應產(chǎn)生的火花有可能引起可燃介質燃燒。鋁的熔化溫度為650℃左右，比鋼低。因此與本標準規(guī)定規(guī)定外殼只采用不銹鋼。3.4.6絕熱材料由于氫的低溫性，會把空氣中的氧氣液化成液體、甚至變?yōu)楣腆w吸附在絕熱材料上。當內膽泄漏在一定的情況下可能會燃燒爆炸，因此要求絕熱材料不與氧氣或者富氧氣氛發(fā)生危險性反應。3.5設計3.5.1組成規(guī)定了液氫氣瓶的主要組成，內膽、外殼、絕熱系統(tǒng)、內膽與外殼之間的連接件、閥門管路系統(tǒng)、保護閥門管路系統(tǒng)的保護裝置、底座等組成。3.5.2性能指標3.5.2.1靜態(tài)蒸發(fā)率靜態(tài)蒸發(fā)率（NER）按照DOT-4L:2018版（d3）規(guī)定：在520℉溫差，總的熱傳遞引起的氫汽化的量每小時不超過30SCF（30立方英尺）。DOT-4L:2018沒有規(guī)定出口壓力、也沒有說明容積基準；這與國內在大氣壓下進行靜態(tài)蒸發(fā)率測試條件的規(guī)定不同，也與國內靜態(tài)蒸發(fā)率與容積有關不同。30SCFH=0.849504m3/h；溫差520℉換算出來約為271℃;環(huán)境溫度為18.3℃（65℉)。查《低溫工程技術.數(shù)據(jù)卷》[16]：1atm，沸點時液氫的汽化潛熱γH2=448.91kJ/kg，液體密度ρH2=70.848kg/m3，沸點TH2=-252.78℃;1atm，0℃時氫氣的密度為0.08988kg/m3（根據(jù)氣體狀態(tài)方程，則在18.3℃,1atm時氫氣密度是0.08424kg/m3）。根據(jù)NER的定義：24小時內蒸發(fā)釋放的氣體與允許盛裝的最大液體質量之比。此處以450L充滿率90%的氣瓶計算：ηH2=（24×0.849504×0.08424）/（0.45×0.9×70.848）=5.99%d≈6%d根據(jù)DOT-4L:2018版的規(guī)定蒸發(fā)釋放的氣體量不分容積是一定的。根據(jù)GB/T24159-2022版關于NER與公稱容積的關系，推導出NER與公稱容積出成反比。如果以不同的公稱容積計算，那么150L的NER應該為18%d。液氮與液氫的蒸發(fā)率之間關系：查《低溫工程技術.數(shù)據(jù)卷》：1atm，沸點時液氮的汽化潛熱γN2=199.32kJ/kg，液體密度ρN2=806.59kg/m3，沸點TN2=-195.8℃,那么ηN2=(ηH2×ΔTN2×γH2×ρH2）/(ΔTH2×γN2×ρN2）≈0.1563ηH2(ηH2≈6.4ηN2，此為理論計算。雖然影響因素比較多，導致不太準確，但是可以做參考）。當規(guī)定450L液氫氣瓶的ηH2=6%d，則盛裝液氮時ηN2=0.938%d≈1%d；那么150L氣瓶的換算為ηH2=18%d，則ηN2≈3%d。3.5.2.2漏率在CGAH-3:2019版第13.3.4條：內容器和環(huán)形空間（說明：環(huán)形空間即是真空夾層）管道應該在1×10-9到10×10-9大氣壓cc/s（說明：折算出約1×10-10~1×10-9Pa.m3/s）儀器上使用MSLD（說明：質譜檢漏）進行氦氣泄漏測試。當使用吸槍法試驗方法時，儲罐應使用至少含有10%氦氣的混合氣體加壓。當采用噴槍法試驗方法時，在所有接頭處噴灑氦氣。沒有可檢測到的泄漏為合格。參照GB/T24159-2022版對真空夾層漏率的要求為6×10-8Pa.m3/s，本標準選擇內膽漏率比真空夾層優(yōu)一個數(shù)量級為6×10-9Pa.m3/s。氫氣分子直徑為0.289nm，氦氣分子直徑為0.26nm；因此氦分子不漏，氫分子一定不漏。3.5.3最大充裝體積與最大充裝質量在CGAH-3:2019版第6.1條要求：“任何情況下壓力達到主安全泄壓裝置的最低設定值時，最大充滿率不超過冷態(tài)凈容積的93％”。對于最大允許充裝，CGAG-5:2017版《Hydrogen》[17]沒有提出具體的數(shù)值，其第5.2.3條要求：“在70℉(21.1℃)充裝氣瓶中的壓力不應超過氣瓶上標記的工作壓力(或在某些情況下110%的工作壓力)”。氫的詳細數(shù)據(jù)在澳大利亞標準AS2809.6:2019版《RoadtankvehiclesfordangerousgoodsPart6:Tankersforcryogenicliquids》[18]中可以查閱。見本編制說明第4.2條。3.5.4設計使用年限氣瓶屬于經(jīng)常搬運以及使用時有壓力循環(huán)的容器，因此即使沒有腐蝕也要考慮疲勞壽命。設計壽命是基于振動試驗模擬500,000公里使用壽命的，振動總共646,020次，相當于0.774km（公里）就振動一次。作為以非運輸功能為主的氣瓶，如果10年共行駛500,000公里，那么每天的運輸里程150公里，此里程已經(jīng)足夠。在GB/T18442.3-2019版《固定式真空絕熱深冷壓力容器第3部分：設計》[19]第6.4.3條：壓力循環(huán)總次數(shù)不超過4,000次。如果每天1次循環(huán)，換算出來約等于10.9年。3.5.5靜電的要求3.5.5.1靜電產(chǎn)生原因《液體推進劑》[20]指出液氫電導率很小（4.6×10-17S/m約為汽油的1/50,000，屬于高絕緣體。排放或流動中，由于摩擦產(chǎn)生靜電荷，存留時間很長，存在著火爆炸危險性。當靜電的電場強度為17.5Kv/cm，電量為1.1×10-9C時，放電產(chǎn)生的電火花能量可使氫氣-空氣混合物發(fā)生著火或爆炸。氣瓶有可能使用密封材料為非金屬（聚四氟乙烯墊片、生料帶等這可能會造成導電不連續(xù)，在充裝、供應、放空液氫或氫蒸汽時會產(chǎn)生并積聚靜電。3.5.5.2靜電電阻要求氣瓶整體應設計為防靜電結構，確保瓶體、閥門、接頭等任何與氫接觸部分具有導電連貫性。導電連貫性是指，金屬與金屬接觸（連接）、金屬被非金屬隔開（非金屬材料）則應當加跨接線等措施。國內標準關于靜電電阻的要求如下：1GB/T30719-2014/ISO13984:1999版《液氫車輛燃料加注系統(tǒng)接口》[21]第4.5.2條：電氣接地和連接接地電阻應低于10Ω。2GB/T31138-2014版《汽車用壓縮氫氣加氣機》[22]第6.3.12條：加氫機上宜設置人體靜電導釋裝置，并良好接地，接地電阻不大于10Ω。3GB/T31139-2014版《移動式加氫設施安全技術規(guī)范》[23]第4.5.4條：金屬氫氣管路的任意兩點間或任意一點到接地線末端的電阻應不大于10Ω。4GB50177-2005版《氫氣站設計規(guī)范》[24]第9.0.6條：氫氣儲罐……沖擊接地電阻不應大于10Ω。5GB50516-2010版《加氫站技術規(guī)范》[25]第10.2.5條：加氫站內的電氣設備……防靜電接地……其接地電阻……，并不得大于10Ω。3.5.6閥門進口接頭與出口接頭如果沒有統(tǒng)一的接頭標準會出現(xiàn)如下情況：市場上的接頭不具有通用性，造成連接的軟管、設備不通用，因而增加使用成本；接頭質量參差不齊，產(chǎn)品質量沒法保證；液氫和氧化介質的接頭可能會混用而引發(fā)惡性事故。有必要建立標準規(guī)范區(qū)分液氫與其他介質。本標準參照標準CGAV-1:2013版《Standardforcompressedgascylindervalveoutletandinletconnections》[26]編寫了附錄C。氣瓶對外的閥門的接口應使用左旋螺紋，進出口采用CGA795接頭。3.5.7儀表規(guī)定壓力表精度應不低于2.5級是由于氣瓶的外部空間狹小，使用的壓力表一般表盤直徑為40mm或60mm，按照JB/T5528-2005版《壓力表標度及劃分》[27]第4條，表盤直徑為40mm或60mm的精度等級為2.5級或4.0級，表盤直徑為100mm的最高可以達到1.0級。規(guī)定機械式液位計只能使用彈簧管式是根據(jù)CGAH-3:2019版第9.1條：由于滲透問題，用于氫氣的壓力表應帶有波登管（說明：即布爾登管、彈簧管）。需要用電的儀表有防爆要求，按照GB4962-2008版第4.4.3條氫）爆炸危險區(qū)域內電氣設備應符合GB3836.1的要求，防爆等級應為II類，C級，T1組……。ISO13985-2006版第4.7.6條：氫罐應配備一個測量儀表，該儀表在接近最大加液高度時，以內膽容量的±2％的精度測量內膽中的液位。3.5.8內膽內膽筒體壁厚的計算公式、封頭壁厚的規(guī)定來源于DOT-4L:2018。按照本標準公式（1）計算出來的壁厚有可能小于2mm。當壁厚小于3mm時難以做出2.5mm的沖擊試樣，也就不能測試材料、焊接接頭的低溫沖擊性能，這將會有一定的安全隱患。再參照GB/T150.1-2011版《壓力容器第1部分：通用要求》[28]的第4.3.7條b）款：高合金鋼制容器一般應不小于2mm。因此規(guī)定名義壁厚不小于3mm。3.5.9外殼液氫氣瓶是焊接絕熱氣瓶的一種，因此本標準的外殼、外封頭的計算參照了GB/T34510-2017版的規(guī)定。3.5.10內膽與外殼之間的連接件載荷規(guī)定參考ISO21029-1:2018版《Cryogenicvessels-Staticvacuum-insulatedvesselsPart1:Design,fabrication,inspectionandtests》[29]第10.3.8條的其中一部分：“......使用的靜載荷如下：?在水平面上，在任何方向都是總重的兩倍；—在垂直面上，向上為總重，向下為總重的兩倍。這些載荷中的每一個載荷都被認為是孤立作用的，并包括所考慮的構件的重量。如果滿足下列任一條件，則向上載荷應增加至總重的兩倍：—容積小于100升；—總重小于150千克；—可運輸?shù)蜏厝萜鳎òㄋ锌蚣軜嫾┑闹匦母叨仍谘b滿時是其底部較小水平尺寸的兩倍以上......”。運輸時，氣瓶（本標準僅允許立式）是軸線與地面垂直的，行駛方向垂直于軸線。由于氣瓶是圓柱形的因此沿行駛方向受力是隨機的，也只用計算行駛方向連接件的受力（受彎曲垂直向下方向（受拉伸或壓縮垂直向上方向的力（拉伸或壓縮）。參考ISO21029-1:2018版第10.3.8條的其中一部分：“......由低溫液化氣體質量引起的載荷而產(chǎn)生的應力應限制在可接受的應力水平，該應力水平可基于被驗證部件工作溫度下的材料特性確定......”，而ISO21029-1:2018版第10.3.2.3條規(guī)定“材料性能，K20（說明：ISO21029-1:2018版表示20℃的性能）計算中使用的材料性能K20應如下所示：—奧氏體不銹鋼的驗證強度為1%（說明：也就是許用應力，選取20℃的規(guī)定塑性延伸強度RP1.0）......”。本標準沒有規(guī)定連接件材料的類型，因此規(guī)定有明顯屈服強度的材料則取安全系數(shù)1.5（2/3屈服強度無明顯屈服強度的例如奧氏體不銹鋼也取安全系數(shù)1.5（2/3規(guī)定塑性延伸強度）。這比ISO21029-1:2018版安全系數(shù)1.0要高些。本標準也沒有確定規(guī)定非比例延伸強度采用RP0.2還是RP1.0由氣瓶制造單位選擇。 “獨立作用”是指各方向獨自計算，不考慮合力，應力在各個方向滿足要求即可。參考ISO21029-1:2018第10.3.8條的其中一部分：“工作載荷的計算除非設計已通過試驗驗證，否則除了第10.3.7條（說明：10.3.7是指工作壓力載荷及外壓載荷的計算公式）中的計算外，為確保由操作載荷引起的應力在可接受的范圍內還需要進行計算。應考慮服務期間預期的所有載荷條件（見10.2.3說明：10.2.3是指工作壓力載荷及外壓載荷）?？山邮艿挠嬎惴椒òǎ河邢拊?；有限差分法；邊界元；已證實的計算方法。在這些計算中，靜載荷應代替靜載荷和動載荷。......由低溫流體質量引起的載荷而產(chǎn)生的應力應限制在可接受的范圍，該應力可基于被驗證部件工作溫度下的材料特性確定。分析應考慮總體結構不連續(xù)性，但無需考慮局部應力集中”。3.5.11閥門管路系統(tǒng)大氣壓下空氣中的氧氣在-183℃時會液化，在-218℃時會固體化。在液氫溫度下如果不采用真空管或者保溫管道，長期運行的管道表面會凝結大量的氧固體，這是安全隱患的源頭。CGAH-3:2019版第5.3條：因為氫是小分子，很容易通過許多材料和部件逃逸，所以所有系統(tǒng)部件的泄漏率都應該最小(相當于質譜儀的10-5個單位)（說明：unitsonamassspectrometerscale為1atm.cc/s=0.1Pa.m3/s，此處為1×10-6Pa.m3/s）。因此閥門的內漏要小于1×10-6Pa.m3/s。外漏不應小于容器的漏率6×10-9Pa.m3/s，選擇1×10-9Pa.m3/s，則可以兼顧適用于真空低溫閥。長閥桿結構可以有效防止閥門被凍死，出現(xiàn)事故時可以迅速切斷流體。液氫易燃、易爆因此在充裝前應該要進行置換，GB4962-2008版《氫氣使用安全技術規(guī)程》[30]第5.2c）條要求置換后的氧氣體積濃度小于等于0.5%，如果管道設置不合適有可能達不到要CGAH-3:2019版第9.1條要求管子的厚度不低于5S等級，查ASMEB31.12《Hydrogenpipingandpipelines》[31]，氣瓶常用的夾層管道都小于3/4in（外徑26.7mm），其5S等級的壁厚不小于0.065in（1.65mm）。國內標準GB/T17395-2008版《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》[32]比較接近的是1.5mm、1.6mm及1.8mm的壁厚。經(jīng)過承壓計算，壁厚1.5mm的受力可以滿足液氫瓶的需求。安全泄放管道的高度設置至少應滿足液氫貯存是允許膨脹到的最大體積（本標準7.1.3條規(guī)定是93%公稱容積因此要求進口高度為98%。如果不考慮從內膽到安全閥進口的管道的壓降，因此管內因流速過快可能產(chǎn)生背壓導致配置的流道面積可能不滿足實際的要求。CGAH-3:2019版第10.3條：從內膽到安全閥進口的管道的壓降不能超過3%。計算時應當以排放壓力為基準，相同的流道，氣瓶內的壓力越高，則流速越快，而流速越快則阻力越大。本標準氣瓶的相關影響因素：管道的內表面粗糙度、流道的大小、流道的突變（氣相空間進入管道）、流道的轉折（管道的彎曲、孔道變向等）、排放壓力的大?。ㄔ礁吡魉僭娇欤?。3.5.12壓力泄放系統(tǒng)壓力泄放系統(tǒng)是作為保證氣瓶安全的必要選項，可以在氣瓶遇到緊急情況時泄放內部的蒸汽，保持氣瓶的壓力在安全的水平以下。泄放速度具體是多少合適，因為缺乏相關的研究，因此本標準沒有規(guī)定，但設計者應該考慮應為排放引起的靜電對安全的影響。本編制說明將相關的一些資料羅列如下，供設計者參考：（1）《氫氧火箭發(fā)動機及其低溫技術》[33]第8.3.2章：解決氫氣的安全排放問題，必須以分析氣流的馬赫數(shù)為依據(jù)，用控制氣流的馬赫數(shù)來制定排放系統(tǒng)管路的設計準則，也就是說，根據(jù)自己的實測氣流參數(shù)，確定一個安全排放氫氣的臨界馬赫數(shù)，開始時也可能比較粗糙一些，但可以落實到排放管路的設計方案中，可以逐步總結經(jīng)驗，逐步完善設計方法。根據(jù)我們在多種排氫系統(tǒng)中測得的不同排氫時的氣流參數(shù)分析，安全排放氫氣的臨界馬赫數(shù)在0.24~0.28范圍內。為了將排放系統(tǒng)設計得更安全些，我們建議將排氫系統(tǒng)的氫氣流馬赫數(shù)控制在0.2以下為宜。第8.3.4：對于低溫管，特別是飽和氫氣或者兩相流的氫排放，垂直管的高度是個重要問題。一天內要有多次重復排放低溫氫的問題。在第一次排放低溫氫時，垂直管壁一直處于低于液化空氣的溫度下，在停止排放時，內外管壁溫度都從很低的溫度（約30K）開始恢復，這時排放管開始向空氣吸熱，形成低溫抽吸作用。更嚴重的情況是垂直管的底部殘留一部分液氫，管內壁溫度從30K升到54K的過程中，首先冷凝到內壁上的固氧（或固空），在54K升到90K的過程中，管內壁上形成的是液氧。由此可見，垂直的低溫排氫管的恢復溫度過程，成了空氣中的氧沿著管壁面進行分離冷凝的過程，在管壁上冷凝的液氧，順著垂直管降落到排放管的底部，而后又隨著管子底部溫度不斷恢復，液氧、固氧又重新變成氣氧，沉積在垂直管的底部。當?shù)诙闻欧诺蜏貧鋾r，沉積在垂直管底部的氧就有可能和氫混合而形成可燃混合物，發(fā)生爆炸。（2）《氫安全》[34]第4頁：任何其他非導電液體和氣體一樣，容器中的GH2（氣態(tài)氫）或LH2（液態(tài)氫）流，或容器中的湍流會產(chǎn)生靜電電荷。（3）《液體推進劑》第12.9.2條：排空作業(yè)前宜先用氮氣吹除管內空氣。排放液氫（包括兩相流和飽和蒸汽）或低溫氫氣時，應保證出口溫度不低于90K，排空過程應保持正壓。通常管徑（20~150mm）的金屬直管內液氫飽和蒸汽流動速率應不超過16m/s，單相流氫氣流動速率應不超過150m/s（4）GB/T29729-2013版《氫系統(tǒng)安全的基本要求》[35]第7.2.3.2.3條：液氫儲存容器的放空管應設置在容器頂部，并宜控制排放氫氣的速度，以防止靜電引起爆炸。（5）CGAG-5.5-2014版《Hydrogenventsystems》[36]第6.2.6條：由于超音速可壓縮流動的影響，超過15Psi(103kPa)的排氣壓力需要特別考慮。氣流和大氣之間的相對壓力差可以影響氣流的大小和流動方向。第6.2.7條：由于排放管內的亞大氣壓區(qū)域可能吸入空氣，因此需要特別考慮排氣系統(tǒng)內的超音速流動效應。排放管內的氫氣和空氣混合物會導致火災。（6）GB50177-2005版《氫氣站設計規(guī)范》[37]第12.0.1的注：氫氣設計壓力為0.1~3.0MPa，在不銹鋼管道中最大流速可以為25m/s。3.5.12.1安全泄壓裝置CGAS-1.2:2009版規(guī)定主、副安全泄壓裝置既可以采用安全閥，也可以采用爆破片。本標準根據(jù)國內習慣規(guī)定主、副安全泄壓裝置都使用安全閥，是出于控制排放后如果發(fā)生火災易于控制的目的。安全閥開啟比爆破片爆破后泄放的氣體少，可以降低著火的風險。關于回座壓力有以下標準：1在GB/T29026-2012版《低溫介質用彈簧直接載荷式安全閥》[38]第5.6.3條要求應符合GB/T12243的規(guī)定；GB/T12243-2005版的表8規(guī)定啟閉壓差（可以計算出回座壓力空氣或其他氣體在整定壓力＞0.4MPa時，金屬密封面的≤15%整定壓力，非金屬彈性材料密封的≤25%整定壓力。2GB/T18442.6-2019版《固定式真空絕熱深冷壓力容器第6部分：安全防護》[39]第4.2.1.2a）款要求主安全閥的回座壓力應不低于整定壓力的0.9倍。3CGAS-1.2:2009版第7.1條要求再密封壓力不應低于整定壓力的90%。本標準采用低溫液化氣體容器不低于90%整定壓力的規(guī)定。關于安全閥漏率：根據(jù)GB/T12243-2005版《彈簧直接載荷式安全閥》[40]的表12，選取通徑小于等于7.8mm，整定壓力小于6.9MPa的安全閥，其漏率為11.8cm3/min（11.8mL/min）即約40個氣泡/min，折 算成1atm下的漏率為1.97×10–2Pa.m3/s。也可以推算每個空氣氣泡的體積約為0.292cm3（292mm3這里以0.3cm3（300mm3）計。3.5.13外殼泄壓裝置本標準針對外殼泄壓裝置，提出了泄放壓力和泄放面積的要求。CGAS-1.2:2009版第5.4條：氣瓶外殼應提供合適的壓力泄放裝置進行防護，釋放內部壓力。此泄壓裝置應在壓力數(shù)值不超過外殼內部設計壓力情況下運行，可根據(jù)ASME規(guī)范計算出該壓力值。內部容器上的最大外壓力為安全系數(shù)2或是25Psig（172kPa），取兩者較小者。容器上的真空泄壓裝置總排放面積至少應為容器水容積的0.00024in2/lb（0.3414mm2/kg）。ISO21029-1:2018版第10.2.5.3條：外殼應安裝泄壓裝置。裝置應設置為在不超過1.7bar的壓力下打開。泄壓裝置的泄放面積應不小于內容器的0.171mm2/L容量，但直徑不得小于6mm。兼做泄放口的外殼泄放裝置需要考慮真空塞在泄壓時可能彈出傷人，因此要求在設計時需要考慮把真空塞的活動范圍進行限制，但也要滿足最小排放面積的要求。如果堵頭的開啟高度不夠、開啟后O形圈的回彈、堵頭阻擋泄放孔等現(xiàn)象，則有可能削弱排放面積，所以應當仔細考慮排放口的實際通徑、結構等，將被削弱后的面積作為泄放面積才能滿足“最小”的要求。重閉式的結構比非重閉式（直通式）的復雜有被堵塞的可能。非重閉式一般為爆破片、活塞等形式，一旦開啟則直通大氣，被堵塞的危險較低。一旦堵塞，由于漏入夾層空間的液氫轉換成大量的氣體，在迅速蒸發(fā)的情況下可能引起外殼的破裂或者內膽的失穩(wěn)，這都有一定的隱患。規(guī)定最小直徑6mm也是出于這種考慮。3.5.14絕熱系統(tǒng)CGAH-3:2019版第9.2.4條提出：絕緣系統(tǒng)設計應滿足外殼經(jīng)受1200℉（649℃)時，絕緣材料性能30分鐘應不退化。3.6制造、試驗和檢驗3.6.1單位職責制造單位應當對制造的產(chǎn)品的安全性負責，首先制造的產(chǎn)品應經(jīng)過驗證，其次要對制造的質量進行控制。3.6.2組批ISO21029-1:2004版（說明：ISO13985-2006制造章節(jié)依據(jù)的標準）第12.2.1條對產(chǎn)品焊接試板的制作和測試應符合以下要求：1每個容器的縱向接頭上的每種焊接工藝用一塊產(chǎn)品焊接試板；2在同一批次的10個產(chǎn)品焊接試板連續(xù)測試通過后，可減少到每100個容器用一個產(chǎn)品焊接試板。3.6.3材料復驗需要通過復驗來保證用在產(chǎn)品上的材料是合格的。材料復驗有化學成分、力學性能試驗。由于氫的低溫性，材料特別規(guī)定了母材需要做低溫沖擊試驗，這也符合GB/T150.2-2011版《壓力容器第2部分：材料》[41]第3.7.2條“奧氏體鋼材的使用溫度高于或等于-196℃時，可免做沖擊試驗。低于-196℃~-253℃,由設計文件規(guī)定沖擊試驗要求”的規(guī)定。GB/T150.4-2011版《壓力容器第4部分：制造、檢驗和驗收》[42]第7.2.3條規(guī)定：當設計溫度低于-192℃時，其沖擊試驗溫度取-192℃。在液氮溫度下測試實際上是做不到的，即使試驗物體在液氮中浸泡到液氮的溫度，但在移至試驗設備的過程中會有溫度上升。GB/T229-2007版《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》[43]第8.3條：當試驗不在室溫下進行時，試樣從高溫或低溫裝置中移出至打斷的時間不大于5s。注1：對于試樣從高溫或低溫裝置中移出至打擊時間在3s~5s的試驗，可以考慮過冷或過熱試樣的方法補償溫度損失，過冷度或過熱度參照附錄E（說明：即本編制說明的表5）。表5過冷溫度補償值試驗溫度/℃過冷溫度補償值/℃3~＜43.6.4標志移植TSG23-2021第2.5(5)款：制造氣瓶承壓部件的材料，應當在分割或者使用前進行標志移植，保證材料具有可追溯性。GB/T150.4-2011版第5.3.1條：制造受壓元件的材料應有可追溯的標志。在制造過程中，如原有標志被裁掉或材料分成幾塊時，制造單位應規(guī)定標志的表達方式，并在分割前完成標志的移植。本標準據(jù)此提出材料標志移植要求，強調要有可追溯性。受壓元件對于產(chǎn)品的質量控制、問題原因分析等都必不可少。氯和硫會對本標準使用的不銹鋼造成腐蝕，特別是一定濃度的氯離子會破壞不銹鋼的表層氧化膜而點蝕引起應力集中，為避免引起不必要的隱患做此規(guī)定。GB/T150.4-2011版第5.3.3條：低溫容器受壓組件不應采用硬印標記。硬印標記會引起應力集中，可能是裂紋的起源，導致真空失效及產(chǎn)品破壞的誘因。3.6.5筒體、封頭的制造及組裝筒體、封頭的制造及組裝參照GB/T24159-2022版的規(guī)定。通常，奧氏體不銹鋼不易受氫脆的影響或較不易受氫脆的影響，并且由于其在低溫下的優(yōu)異韌性而通常用作氫設備的結構材料。但是，某些奧氏體不銹鋼不穩(wěn)定，在低溫下變形時會形成馬氏體。馬氏體對氫脆非常敏感，特別是對于在氫下加熱至室溫的設備，所以不建議使用。在制造過程中諸如冷彎或成型之類的操作引起的冷塑性變形會產(chǎn)生部分馬氏體。不銹鋼材料晶相檢測中檢測馬氏體的含量，除了傳統(tǒng)的晶相法和化學計算法也可以用檢測儀檢測鐵素體含量來表達檢測馬氏體的含量。奧氏體不銹鋼在高應力部位（如冷形成封頭的小半徑處）出現(xiàn)氫脆開裂的傾向。如果封頭在冷形成后退火，這減少了封頭冷形成產(chǎn)生的殘余應力和氫脆的概率。在制造過程中應小心不要在氣瓶的內部表面留下工具印記或缺陷，因為這些可能是氫脆的起源點。因此特別規(guī)定了筒體及封頭表面的劃傷處理方法，避免氫脆起源點的出現(xiàn)。按照CGAG-5.6-2005版第7.4.5條：對于奧氏體不銹鋼，焊接區(qū)的鐵素體含量應限制在最大7%。然而，完全沒有鐵素體含量會導致熱裂。在ISO21029-1:2004版第11.3.1條c）款：成型的封頭的基體材料的試驗證書顯示斷裂伸長率A5：工作溫度低于－196℃時，不低于50%時不需要進行熱處理（ISO13985-2006版第4.8條規(guī)定制造按照ISO21029-1:2004版的第11條進行）。因此規(guī)定了封頭需要進行熱處理的條件。3.6.6焊前準備及施焊環(huán)境及坡口要求GB/T150.4-2011版第7.1.1條：焊條、焊劑及其他焊接材料的貯存庫應保持干燥，相對濕度不應大于60%。如果焊接材料不干燥帶著水分，在焊接過程中可能會產(chǎn)生氫氣造成氣孔、冷裂紋等，影響焊接質量。本標準參照此規(guī)定增加對焊接材料的要求。清潔、干燥的環(huán)境對產(chǎn)品的質量有直接影響。NB/T47015-2011版《壓力容器焊接工藝規(guī)程》[44]第3.6.3.1條：始焊溫度過低也會影響焊接質量，焊接環(huán)境出現(xiàn)下列任一情況時，應采用有效防護措施，否則禁止施焊：a）風速：氣體保護焊大于2m/s......；b）相對濕度大于90%；d）雨、雪環(huán)境；e）焊件溫度低于-20℃。由于本標準規(guī)定要采用自動氣體保護焊，抗風能力較差，當焊接環(huán)境風速超過2m/s時，必須采取防風措施，因此采用：氣體保護焊時風速大于2m/s（GB/T150.4-2011版第7.1.2a）款）。氣瓶的生產(chǎn)是在廠房內進行，從而不用考慮“雨、雪環(huán)境”。NB/T47015-2011版第3.6.3.3條：當焊件溫度在-20℃~0℃時，應在始焊處100mm范圍內預熱到15℃以上。本標準定為-20℃是考慮北方的冬天即使在室內進行生產(chǎn)，如果保溫措施不到位焊件也會低于0℃。坡口表面的質量也是影響焊接質量的一個重要因素。坡口表面不應有裂紋、分層、夾雜等缺陷；施焊前，應清除坡口及兩側母材表面至少20mm范圍內（以離坡口邊緣的距離計）的氧化皮、油污、熔渣及其他有害雜質（GB/T150.4-2011版第6.3條本標準條增加了坡口表面及附近的處理要求。3.6.7焊接工藝評定焊接工藝評定關乎產(chǎn)品的質量以及安全，氣瓶用于制造前應確認焊接工藝符合要求。本標準按照GB/T33209-2016版《焊接氣瓶焊接工藝評定》[45]的要求編寫了焊接工藝評定，并對焊接接頭的沖擊功提出了相應的要求。焊接接頭的沖擊功應當不低于母材的要求。沖擊功見本編制說明第3.4.2條。3.6.8內膽產(chǎn)品焊接試板雖然有了焊接工藝評定，但并不代表在生產(chǎn)過程中焊接工藝是穩(wěn)定的，因此需要按批對產(chǎn)品的焊接接頭性能進行驗證，確保制造工藝執(zhí)行的穩(wěn)定性。本標準要求，焊接工藝評定合格后；當在生產(chǎn)時，如果有首10個產(chǎn)品焊接試板連續(xù)通過試驗（不管批次，僅管是否連續(xù)可以放大到100只做一個試板。見本編制說明第3.6.2條。3.6.9焊縫余高余高對于交變應力的場合是有害的，液氫氣瓶的充裝到使用的過程會產(chǎn)生交變應力，因此內膽對接焊縫余高不宜大。按照GB/T150.4-2011版表3規(guī)定，余高不應大于0.15Sn。見本編制說3.6.10無損檢測一般由靜載荷引起的焊縫強度降低遠小于沖擊和往復動載荷引起的焊縫強度降低。因此，鋼焊縫射線檢測質量級別主要是根據(jù)由缺陷引起的疲勞強度降低程度來確定。Ⅰ級焊縫是對疲勞強度要求很高的焊縫。通常是指核能、超高壓或工作介質為高度和極度危害物質的設備焊縫以及承受很大靜載荷、動載荷和交變載荷的焊縫、特別是在循環(huán)不對稱交變載荷作用下的焊縫。此外，余高的存在將使疲勞強度顯著降低，所以Ⅰ級焊縫通常應將焊縫磨平。Ⅱ級焊縫是對疲勞強度有一定要求的容器焊縫，即高壓或工作介質為有害氣體焊縫以及承受較大動、靜載荷或有限循環(huán)次數(shù)交變載荷的焊縫，允許保留余高[46]（《壓力容器設計工程師培訓教程》P338）。液氫氣瓶是低周疲勞、低壓、介質非高度和極度危害物質，因此選用Ⅱ級。3.6.11內膽耐壓試驗耐壓試驗的目的在于全面綜合檢驗產(chǎn)品的整體強度，是對產(chǎn)品選材、設計計算、結構以及制造質量的綜合性檢查，是保證氣瓶在使用中的安全性的必要手段。從安全角度來說試驗首選液壓試驗；在有完善安全保障的情況下，也可以選擇效率較高的氣壓試驗。CGAH-3:2019版第13.1條：用于液壓試驗的水源應該是可飲用水，氯化物含量小于50ppm體積(最好在10ppm到15ppm范圍內)。水壓試驗后、內容器和整體管道系統(tǒng)應立即通過循環(huán)氮氣或干燥空氣進行干燥通過系統(tǒng)。不得使用加熱氣體，除非水中氯化物含量小于1ppm。水中的氯離子含量對奧氏體不銹鋼會造成點蝕，如果用熱的氣體則會提高腐蝕速度，因此用熱氣體時要嚴格控制氯離子的含量。本標準仍舊沿用采用國內耐壓試驗對水的25ppm要求，不采用CGAH-3:2019版的要求。3.6.12內膽檢漏氦質譜檢漏能夠確保氣瓶內膽的致密性，此漏率可以作為計算真空壽命時的參數(shù)依據(jù)。3.6.13表面清潔度JB/T6896-2007版《空氣分離設備表面清潔度》[47]第5.2.1條規(guī)定：凡與氧接觸的零部件表面，及在運轉中殘留油可能帶入與氧接觸的零部件表面，油脂的殘留量要符合表1一類和二類的要求。表1要求：一類表面油脂殘留量≤50mg/m2,二類表面油脂殘留量≤125mg/m2。二類要求與JB/T6896-1993第3.4.2條：“凡與氧氣接觸的零、部件表面......油脂的殘余量不應超過125mg/m2”的數(shù)值是一樣的。ISO23208-2005版《Cryogenicvessels-Cleanlinessforcryogenicservice》[48]最大可接受的碳氫化合物污染為500mg/m2。因此選用125mg/m2符合國內標準。3.6.14分子篩、吸氣劑吸附劑、吸氣劑可以用來保持有效的真空水平。吸附劑和吸氣劑的類型、位置和包裝應由制造商確定。這種材料在真空空間中使用，當它們暴露在氧氣(或空氣)中時，可以產(chǎn)生放熱反應。在設計、修理或更換包裝以及在真空空間中的位置時，應考慮對這種潛在反應的控制。這使得外夾套頭部材料可以作為吸氣包的型式散熱。包裝應彼此分開，以避免集中的熱區(qū)域。還可以使用吸氣劑的一個單獨的外部附件，據(jù)此提出了分子篩在冷端，吸氣劑在熱端的要求。CGAH-3:2019第9.2.3條：“吸氣劑/吸附劑可用于維持有效的真空水平。吸氣劑和吸收劑的類型、位置和包裝應由制造商確定。在真空空間中使用的此類材料在暴露于氧氣（或空氣）時會產(chǎn)生放熱反應。在設計、修理或更換包裝和真空空間中的位置時，應考慮對此類潛在反應的控制。吸氣劑包可以牢固地附著在外護套頂部的內表面上。這允許外護套頭材料充當吸氣劑包的散熱器。包裝應彼此分開，以避免集中的熱量區(qū)域。也可以使用單獨的吸氣劑外部附件”。3.6.15真空夾層漏氣速率、真空夾層漏放氣速率在內膽氦質譜檢漏合格的基礎上再對外殼進行漏率進行規(guī)定、控制放氣速率則可以保證氣瓶的真空壽命；漏放氣速率可以作為真空壽命需要的吸附劑、吸氣劑的計算依據(jù)。3.6.16管道、閥門排放口與進口同軸線的彈簧式安全閥，如果排放口朝上裝，在開啟后，有可能會在通道內凝結固態(tài)氧，在適合的情況下發(fā)生著火甚至爆炸，且固態(tài)氧會堵塞排放通道造成排放量小于需要的泄放量從而引起氣瓶內部壓力升高。如果水平安裝，有可能排放的低溫蒸汽（液體）會對人員造成傷害。角度朝下可以避免這個問題，但如果角度太大，則可能會在封頭上形成固氧聚集區(qū)。截止閥安裝時，如果閥桿在閥座的下方則可能造成閥桿凍死，因此要求閥桿位于閥座正上方；最大偏轉角度不大于45°。GB/T4962-2008版第4.4.11條：不應使用生料帶或其他絕緣材料作為連接密封手段。如無法避免使用，則應考慮部件之間的導電跨接，跨接電阻應小于0.03Ω。外部管道的焊接一般建議采用對接接頭，管道一般不建議做增加長度的焊接。焊接應用氬氣保護，背部不應有焊瘤、焊渣、飛濺等。焊瘤、焊渣、飛濺物、毛刺、切屑可能在液氫溫度下收縮而掉落在管道內，如果管得到內流體速度過大，可能因為碰撞產(chǎn)生火花，而發(fā)生危險。掉落的焊瘤、焊渣、飛濺物、毛刺、切屑可能破壞閥門密封面。3.6.17氣密性試驗管路氣密性試驗可以降低氣瓶在使用過程中泄漏的幾率。管路氣密性試驗完成后，對露點進行控制主要是防止其中有水分在液氫溫度下凝結成冰而堵塞管道。保持正壓可以防止潮氣、空氣進入內膽。3.6.18露點CGAG-5.3:2017版《Commodityspecificationforhydrogen》[49]表5有露點與含水量的關系。露點-40℃的含水量為0.10291mg/L，比如175L的氣瓶則總含水量有18mg，也就是體積18mm3[一滴水的體積約是0.05ml（50mm3）]，那么這是可以接受的。3.6.19常溫真空度真空多層絕熱的設備在夾層壓強低于10-3Pa時表觀熱導率趨于一致，殘余氣體的導熱可以忽略不計；夾層壓強在10-1Pa~10Pa時，表觀熱導率隨壓強呈線性變化，是氣體分子熱傳導為主的原因[50]（《低溫絕熱與傳熱技術》P75當夾層壓強高于10Pa時，表觀熱導率的主導因素為夾層內的氣體，其值增加較快。在液氮溫度下，真空度數(shù)值（低溫）要比常溫真空度低10倍以上，液氫比液氮的溫度更低，因此理論上真空會更好，因此需要滿足10-3Pa等級，那么常溫真空度應當達到10-2Pa等級；況且進入10-3Pa等級需要使用電離規(guī)管，這在液氫溫度下有一定的危險，常用的皮拉尼規(guī)管在微機電技術（MEMS）下可穩(wěn)定達到10-2Pa等級。因此采用檢測常溫真空度。3.6.20靜態(tài)蒸發(fā)率抽檢測試靜態(tài)蒸發(fā)率可以確認這批產(chǎn)品是否符合質量預期。3.6.21復驗規(guī)則在檢驗中由于多種原因檢驗的結果并不能真實代表產(chǎn)品的性能（如設備的原因），因此編制了復驗規(guī)則。在復驗條件下，對不合格的情況進行了規(guī)定，報廢或逐張（只）檢驗。3.7型式試驗型式試驗是驗證氣瓶設計、制造工藝、安全性能等是否符合預期的一種驗證手段。當確定符合預期以后，則圖樣以及重要的工藝不能隨意變更。型式試驗也只能對樣品負責，不對生產(chǎn)的產(chǎn)品質量負責。3.8標志、包裝、運輸、存放氣瓶的銘牌是表明氣瓶類別（容量、介質）、安全（壓力、允許充裝量、使用壽命）等重要參數(shù)的方式。氣瓶標簽是表明氣瓶類別、使用安全（警示標簽、警示語、急救措施）等信息的重要載體。必要的警告內容是對用戶的基本要求和使用規(guī)范，應把有關安全的盡可能羅列（應該有但不限于，如應有“密閉或通風不良空間禁止使用”、“遠離點火源”，“應保持直立”、“每兩年應恢復常3.9產(chǎn)品說明書產(chǎn)品說明書對于氣瓶的安全使用、維護等至關重要。3.10產(chǎn)品資料資料的保管是出于當氣瓶出現(xiàn)事故時可以為事故原因分析提供佐證資料。4.附錄附錄A的資料來源于NIST（nationalinstituteofStandardsandTechnology由于儲存的仲氫含量大于95%，因此性質偏向于仲氫。通過附錄A可以了解氫的性質，在設計時關注氫的安全。4.2附錄B由于外部熱量的傳入會引起貯存的液氫的液體部分膨脹，甚至直至充滿氣瓶而引發(fā)危險。澳大利亞標準AS2809.6:2019版公式采用的質量守恒的原理（初始充裝的質量與安全閥整定壓力時的質量相等其附錄A對于氫的最大允許充滿率是0.98，而本標準要求是0.93，因此其最大充滿率的公式及表格不能直接使用，而需要把其中公式的系數(shù)0.98替換為0.93，系數(shù)0.02替換為0.07。根據(jù)替換后的公式，按照本標準整定壓力的規(guī)定，計算出部分數(shù)據(jù)供查閱。4.3附錄C編制本附錄的原因見本編制說明第3.5.6條。本附錄提供的圖紙的螺紋與CGAV-1:2013版的CGA795是一致的，只是通徑為10mm比CGA795規(guī)定的5.3mm大，并且把英制的管換成了公制管。這是一段真空管道，標準沒有對真空值提出要求，由制造單位自行決定，但至少應該不低于氣瓶的要求。4.4附錄D由于氣瓶車上進行運輸，但固定簡單、不牢固，因此工況比較惡劣。振動次數(shù)、頻率按照GB/T34510-2017版附錄A。參照GB18296-2019版《汽車燃油箱及其安裝的安全性能要求和試驗方法》[51]第5.9條“金屬燃油箱振動耐久性試驗”。表6金屬燃油箱振動耐久性試驗要求422GB18296-2019版規(guī)定液體的充裝體積為50%額定容積，GB/T34510-2017版第A.2.1.2條規(guī)定充裝與裝滿LNG等重的液氮（約50%的容積）。在容積一半的情況下振動沖擊更加激烈，因此做此規(guī)定。振動結果只要內膽不泄漏，外殼結露或結霜是允許的。4.5附錄E立式氣瓶閥門端保護罩（圈）試驗是驗證保護罩（圈）的抗沖擊性能；底部的試驗是模擬氣瓶在吊裝時突然跌落到地面時外殼上封頭、內膽是否因沖擊而損壞；側面（瓶體）跌落是驗證氣瓶的外殼在受沖擊時是否可以保持完好；上述試驗同時能驗證內膽與外殼之間連接件的抗沖擊性能。本標準參照了ISO21029-1:2018版的第10.4.4條有關試驗，其包含：提升試驗、堆垛試驗、跌落試驗（垂直、反向）、水平?jīng)_擊試驗，本標準選擇了跌落試驗及水平?jīng)_擊試驗（本標準用跌跌落試驗的高度按ISO21029-1:2018版要求為1.2m，方法按標準ISO11117:2019版《Gascylinders—Valveprotectioncapsandguards—Design,constructionandtests》[52]。ISO11117:2019版提出閥門保護裝置應該具有足夠的強度，在搬運和運輸過程中保護閥門。它與氣瓶本體的連接應該是固定的、不易拆卸的，保證在正常使用條件氣瓶能夠受到保護。要求受沖擊面應為堅硬、平坦、光滑和水平的厚度不小于10mm的鋼板，鋼板置于厚度不小于100mm的混凝土地面上。跌落高度為1.2m，跌落時氣瓶軸線與豎直方向夾角為30°。水平?jīng)_擊試驗速度按ISO21029-1:2018版要求不低于2.6m/s，方法按標準ISO2244:2002版《Packaging—Complete,filledtransportpackagesandunitloads—Horizontalimpacttests》[53]。ISO2244:2002版實際是對氣瓶的端頭（閥門端或非閥門端）保護裝置進行沖擊試驗，有斜坡沖擊試驗和擺錘沖擊試驗兩種。斜坡沖擊是把氣瓶放置在小車上，小車置于10°的斜坡上一定高度（滿足沖擊時速度不低于2.6m/s受沖擊面與斜坡成90°,然后釋放。如果采用1.5m自由落體沖擊，則速度約3.88m/s遠遠大于標準要求的2.6m/s。汽車的車廂底板高度約為1.5米。因此本標準選用1.5米作為試驗要求。試驗評定采用GB/T34510-2017版第A.2.3.4條的規(guī)定。氣瓶受損后不發(fā)生的泄漏可以避免人員受低溫灼傷、窒息、可燃介質爆炸等危險。4.6附錄F安全泄放的計算正確與否關系氣瓶的安全。本附錄的計算公式采用CGAS-1.2:2009版的規(guī)定。其中λ1和λ2來源于ISO21013-3:2016版《Cryogenicvessels-Pressurereliefaccessoriesforcryogenicservice》[54]的表1，超臨界壓力計算數(shù)據(jù)來源于ISO21013-3:2016版的表2。T/GDASE0033.1-2022編寫組參考文獻：[1]GB/T24159-2022焊接絕熱氣瓶[S][2]49CFR§178.57:2018Specification4Lweldedinsulatedcylinders（DOT-4L:2018）[S][3]ISO13985:2006Liquidhydrogen-Landvehiclefueltanks[S][4]CGAS-1.2:2009PressureReliefDeviceStandardsPart2-Portablecontainersforcompressedgases[S][5]CGAH-3:2019Standardforcryogenichydrogenstorage[S][6]TSG23-2021