T∕CCGA 40011-2021 液氢杜瓦安全技术规范

ICS27.075CCSCCGAJ74中国工业气体工业协会团体标准T/CCGA40011—2021液氢杜瓦安全技术规范Technicalregulationforsafetyofliquidehydrogendewar2021-12-30发布2022-03-01实施中国工业气体工业协会发布T/CCGA40011—2021I目次前言.................................................................................II1范围...............................................................................12规范性引用文件.....................................................................13术语和定义.........................................................................24基本要求...........................................................................25液氢杜瓦使用场所要求...............................................................36液氢杜瓦使用要求...................................................................47应急预案与演练.....................................................................5T/CCGA40011—2021II前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国工业气体工业协会提出并归口。本文件起草单位：北京中科富海低温科技有限公司、北京航天试验技术研究所、江苏国富氢能技术装备股份有限公司、北京明晖天海气体储运装备销售有限公司、张家港氢云新能源研究院有限公司、空气化工产品（中国）投资有限公司、衢州杭氧特种气体有限公司、苏州金宏气体股份有限公司。本文件主要起草人：杨坤、熊联友、甄沛权、汪新、高金林、卜玉、王惠颖、许鸿昊、赵耀中、王杰、刘剑、邓晓辉、吕兴民、孙佳琪、王朝、周佳琪、毛玲玲、于涛、徐培莉、邵海云、徐庆松、胡洋、李春胜、曹磊、刘志军、金晓伟、吕海龙。T/CCGA40011—20211液氢杜瓦安全技术规范1范围本文件规定了液氢杜瓦基本要求、储存和使用要求，以及应急预案与演练。本文件适用于在正常环境温度（-40℃～60℃）下使用，贮存介质为液氢冷冻液化气体，设计温度不高于-253℃，公称容积为100L～1000L，内胆设计压力不高于3.45barg（50psig），可进行重复充装的真空绝热杜瓦。本文件不适用于可移动式的车载液氢瓶、液氢槽车、液氢罐式集装箱及液氢固定式压力储罐。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB2894安全标志及其使用导则GB4962氢气使用安全技术规程GB/T29304爆炸危险场所防爆安全导则GB/T29639生产经营单位生产安全事故应急预案编制导则GB/T34542.2氢气储存输送系统第2部分：金属材料与氢环境相容性试验方法GB/T34542.3氢气储存输送系统第3部分：金属材料氢脆敏感度试验方法GB/T35528低温液化气体安全指南GB/T35528低温液化气体安全指南GB/T40060液氢贮存和运输技术要求GB50058爆炸危险环境电力装置设计规GB50140建筑灭火器配置设计规范GB50177氢气站设计规范GB50974消防给水及消火栓系统技术规范TSG23气瓶安全技术规程AQ/T9007生产安全事故应急演练指南AQ/T9009生产安全事故应急演练评估指南AQ/T9011生产经营单位生产安全事故应急预案评估指南NB/T47010承压设备用不锈钢和耐热钢锻件NB/T47013.2承压设备无损检测第2部分射线检测NB/T47013.5承压设备无损检测第5部分渗透检测T/CCGA40001液氢CGAS-1.2泄压装置标准第2部分:压缩气体的可移动气瓶（PortableContainersforPORTABLECONTAINERSFORCOMPRESSEDGASES）CGAS-1.3泄压装置标准第3部分:装载压缩气体的固定存储容器(PressurereliefdevicestandardsPart3-stationarystoragecontainersforcompressedgases)CGAP-59低温容器充装期间超压的预防（PreventionofOverpressureDuringFillingofCryogenicVessels）CGA341非可燃低温液体绝热罐式集装箱技术要求（Specificationforinsulatedcargotankfornonflammablecryogenicliquids）DOT-4L焊接绝热气瓶（Weldedinsulatedcylinders）T/CCGA40011—202123术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1高真空多层绝热highvacuummultilayerinsulation绝热层空间内设置多层绝热材料间隔的防热辐射屏，并抽真空形成高真空多层绝热。液氢杜瓦夹层封结真空度不宜低于1.0×10-2Pa。3.2有效容积effectivevolume在使用状态下，深冷容器允许充装冷冻液化气体的液体最大液体体积，单位为升（L）。3.3几何容积geometricvolume按设计的几何尺寸确定的内胆内部体积（不包括颈管），单位为升（L）。3.4额定充满率specifiedfillingrate深冷容器充装时，充装液体量达到设计规定最高液面时的液体体积与内容器几何容积之比。3.5最高操作压力maximumoperatingpressure设备正常运行的最高压力，该压力一般由工艺系统决定。3.6最高允许工作压力maximumallowedworkingpressure在设计温度和设计压力下设备最终选择的壁厚所能承受的最大压力。3.7封结真空度sealing-offvacuumdegree罐体夹层抽真空结束并且封闭抽真空接口后，在常温下真空夹层压力相对稳定时的真空度。3.8液氢liquidhydrogen液氢是氢气在-253.0℃所呈现的液体状态，其技术要求应符合T/CCGA40001。4基本要求4.1设计要求4.1.1液氢杜瓦内胆、外壳、夹层、焊接结构、管路系统、安全附件的设计原则可参照GB/T24159的有关要求。4.1.2液氢杜瓦的几何容积应不小于有效容积的1.1倍，且预计长期储存的液氢杜瓦，充装时应考虑储存期间内液氢体积的变化。4.1.3液氢杜瓦一般采用高真空多层绝热结构，外壳壁厚的设计应满足承受外压压差0.1MPa的要求，外壳最小壁厚及加强圈的设计可参照CGA341的有关要求。4.1.4外壳应设置超压泄放装置，超压泄放压力应不大于0.05MPa,其排放能力应足以使夹层内的压力不超过0.1MPa。4.1.5液氢杜瓦应设置可操作的取样口，用于充装前置换合格检测。另外也方便长期储存时检测液氢内仲氢的含量。4.1.6液氢杜瓦的设计应参照TSG23的相关规定。4.1.7液氢杜瓦内胆的焊接工艺评定试板，宜进行设计温度下冲击试验。4.1.8液氢杜瓦的外壳材质宜选择不锈钢，若必须选择碳钢材质，需要考虑使用地环境温度和湿度的影响。4.2安全设施要求4.2.1液氢杜瓦的安全装置包括多级安全阀、爆破片。T/CCGA40011—202134.2.2内胆安全阀宜设置两级，一级安全阀整定压力为不低于最大操作压力的1.1倍，二级安全阀整定压力宜不低于内胆的设计压力。安全阀的排放能力应满足安全泄放量的要求。4.2.3液氢杜瓦内胆在两级安全阀的基础上宜设置爆破片，保证安全阀失效时爆破片能开启泄压。爆破片爆破压力不宜高于内胆的最大允许工作压力的105%。4.2.4液氢杜瓦内胆安全阀的泄放量不低于额定充装流量，同时安全阀的排量宜维持内胆压力不超过最大允许工作压力的116%。4.2.5液氢杜瓦内胆与安全泄放装置之间不宜设置切断阀。4.2.6单个液氢杜瓦的所有安全泄放装置的出口管线宜集中排放至安全位置，严禁排放在无通风的室内。排放温度宜复温到90K以上。4.2.7安全泄放装置宜设置在杜瓦的顶部，且排放管线中氢气的最大速率不应超过150m/s。4.3其他附件要求4.3.1内胆应设置压力表、液位计等监控附件。4.3.2液氢杜瓦的排液管线宜设置在底部且设置根部切断阀。4.3.3液氢杜瓦的压力表宜采用禁油压力表，安全阀、爆破片、手阀应禁油禁脂。4.3.4液氢杜瓦应设置充装、排放等操作要求的阀门，阀门所用的密封胶不应与液氢发生化学反应。4.3.5阀门、管路和安全附件等应设置防护圈或保护罩。4.3.6液位计的量程不应低于额定充满率对应的液位高度。当采用刻度转换式液位计时，应在明显位置标示额定充装量和刻度换算表。4.3.7仪表或电气防爆要求应符合GB50058的规定，且不应低于氢气爆炸混合物的级别和组别。4.3.8两端均可关闭且有可能存留液氢或冷态氢气的管路，应设置管路安全阀，其整定压力应不超过管路设计压力。4.3.9液氢杜瓦管路系统需应设置吹扫口，用于充装前的置换。4.3.10液氢杜瓦的进液管路和排液管路宜设置安全切断阀。4.4材料选择4.4.1临氢介质所用金属材料应满足强度要求，并具有良好的塑性、韧性和可制造性。用于低温工况时还应有良好的低温韧性，且其韧脆转变温度应低于系统的工作温度。4.4.2临氢介质材料的选择应考虑氢脆的影响。4.4.3液氢杜瓦内胆的最低设计金属温度应考虑正常工作条件下及检验、试验条件下介质最低工作温度对内容器金属温度的影响，且应不高于-253℃。4.4.4与氢介质接触的材料应符合GB/T34542.2及相关标准的规定，材料的氢脆敏感度试验应符合GB/T34542.3的规定。4.4.5液氢杜瓦内胆所用非金属材料应有良好的抗氢渗透性能。4.4.6夹层支撑材料应满足液氢杜瓦的低温性能要求，使用温度在材料允许使用温度范围之内，且材料应具有良好的低温冲击韧性。4.5检验检测要求4.5.1无损检测经外观检侧合格后，内胆对接焊缝应按设计图纸要求射线检测和着色检测。焊缝的无损检侧应按NB/T47013.2或NB/T47013.5的规定进行。进行射线检测时，射线透照底片质量为AB级，合格级别Ⅱ级；进行渗透检测时，合格级别Ⅰ级。4.5.2氦质谱检漏内胆焊接完成并经无损检测合格后应进行氦质谱检漏，漏率应符合设计图纸要求。内胆和外壳组装后真空夹层应进行氦质谱捡漏，漏率应符合设计图纸要求。氦质谱检测时，发现漏气的地方应按焊接返修工艺进行修补，修补后再按原要求进行无损检测，合格后再重新进行氦质谱检测。5使用场所要求T/CCGA40011—202145.1液氢杜瓦不宜在室内使用。若必须在室内使用，要求室内必须通风良好，对易导致氢积聚的密闭空间应采用强制通风。事故排风机的选型应符合GB50058的规定，且不应低于氢气爆炸混合物的级别和组别。在室内储存液氢杜瓦，应严格按照GB/T29304的要求进行管理。5.2在室外使用液氢杜瓦，宜设置遮雨棚。建筑物要求采用非燃烧材料建造。5.3液氢杜瓦使用场所内不应具有大比表面积和强吸附性能的物质堆放。5.4若液氢杜瓦用于汽化后供应气氢，使用场所和操作应