掺氢天然气管道本体及焊缝裂纹扩展研究进展

天然气管道掺氢输送是实现大规模输氢的有效方式,然而管道钢本体及焊缝在渗氢后会因氢脆而裂纹扩展加剧。综述了不同氢分压、加载频率、残余应力等条件下,管道本体与焊缝渗氢后的裂纹扩展试验研究进展,总结了渗氢钢材的裂纹扩展机制,分析了钢材裂纹扩展的理论和唯象模型,介绍了分子动力学模拟、有限元方法等数值模拟技术在掺氢钢材裂纹扩展研究领域的应用。对照天然气管道掺氢输送后本体及焊缝的安全性管理需求,分析了试验、理论及数值模拟三方面研究在预测和防止管道裂纹扩展方面存在的不足,阐明了下一步研究的机遇与挑战,提出了试验、理论及模拟三方面的协同研究方法,为维护掺氢天然气管道运行全生命周期的安全提供了借鉴。

氢安全研究现状及面临的挑战

氢能具有储运便捷、来源多样、洁净环保等突出优点,许多国家把发展氢能作为重要的能源战略。氢安全是氢能大规模商业化应用的重要保障。在分析国内外氢安全领域近年来最新研究进展的基础上,依次从氢泄漏与扩散、氢燃烧与爆炸、氢与金属材料相容性及氢风险评价等方面,系统总结了国内外氢安全研究面临的挑战,并对我国氢安全的发展提出了建议。