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氢能社会
NIST估算并降低输氢管道成本
时间:2019-10-15   访问量:126  【打印此页】  【关闭

据国外网站报道:美国国家标准和技术组织(NIST)给出了建造管道来运输氢气的具体成本,并且找到了降低成本的办法。

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利用管道来运输氢气比运输其他的气体成本更高,因为需要采取措施来对抗氢气对于运输管道的钢铁造成的损害。NIST的研究人员计算出了受此影响,运送氢气的管道相比运输天然气会增加最多68%的成本(具体的多少取决于管道的直径以及输送压力)。而传统的模型则认为只会多产生10%的成本。

NIST的研究表明,在多数的管道尺寸和输送压力下只需要修改行业规范允许采用更高强度的合金钢而不是采用更厚的管道就可以做到降低成本。强度更高的钢材自然成本更高,但是可以不需要采用更厚的管材,这样可以节省材料以及相关的焊接以及人工费用,总的算下来成本更低。NIST已经就修改行业规范向美国机械工程协会(ASME)提出了提议,并且表示这不会对管道运行和安全性产生影响。

NIST的这个项目是联邦政府致力于降低氢燃料成本的一部分,而这其中最主要的一部分成本就是运输氢气。目前而言,利用管道运输是最经济的方式。美国有超过300000英里的天然气管道,但只有极少数的商业化输氢管道,目前的输氢管道建设标准也是基于几十年前的旧数据。NIST的正在研究氢气对于输氢管道的影响以寻求在不影响管道安全性或输送能力的前提下降低成本。

举个例子,新的行业规范可以允许由X70高强度钢制成的24英尺的管道,钢材厚度0.375英尺,可以输送的氢气流量达到了1500psi(磅/平方英尺)。根据NIST新的一项研究,与根据现有标准用X52型刚才制造0.562英尺的管道相比,新标准的新管道可以降低32%的成本。另外,得益于X70型刚才的高强度,新管道可以相比那些老式的更大的管道在更高的压力下保证安全性,这使得新管道可以运输更多的氢气。

新规范的制定也通过了高强度钢的疲劳测试工作(在NIST的氢能管道材料测试中心进行)。而在实际应用中,管道所受到的压力远远小于材料的失效点,但是已经足够引起材料的疲劳。不幸的是,进行实际输送氢气的条件下进行疲劳测试很困难并且昂贵,所以工业界一般利用拉伸试验数据来进行管道设计,并且高强钢在这些测试中会失去弹性。但是,这种从低压力一直升到高压状态的测试并不能测试高强钢的疲劳性能。

NIST的研究已经表明在实际条件下,更高强度的合金钢并不比普通合金钢具有更高的疲劳裂纹扩展速率,这些数据有利于建立一个氢气对于钢材裂纹扩展速率影响的模型,从而有助于预测钢材的使用寿命。

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