氢气储运的不锈钢材质问题探讨

氢?的储运通常根据储氢状态的不同和运输量的不同而不同，主要有?氢输送、液氢输送、有机液体输送和固氢输送等四种?式。这四种方式根据介质或者压力的不同又会有各自的细分领域，今天重点讨论的是运输过程中涉及的容器或者管道不锈钢材料问题。

一、关于存储的简单科普

1、?氢输送：?态输运分为长管拖车和管道输运2种。长管拖车运输压一般为20MP、30MP、45MP，当然我国现阶段还是以20MP为主。我国长管拖车运输设备产业较为成熟，但在长距离?容量输送时，成本较高，整体落后于国际先进水平。?管道运输是实现氢气大规模、长距离输送的重要方式。

2、液氢输送：液态输运适合远距离、?容量输送，可以采?液氢罐车或者专?液氢驳船运输。采?液氢输运可以提?加氢站单站供应能力，日本、美国已经将液氢罐车作为加氢站运氢的重要方式之?。

3、固氢输送：通过金属氢化物、稀土系等固态存储的氢能可以采取更加丰富的运输?段，驳船、?型槽车等运输工具均可以?来运输固态氢。

4、有机物输送：把氢气溶解到有机溶剂中，在需要的时候再透过催化剂、温度、压力等促进的方式释放出来，有机溶剂储氢会让氢气像现状液态化石燃料一样便捷运输，也更好的对现状大量的基于液态化石燃料的基础设施进行有效利用，也不失是一种可选的方式。

总结：今天的内容并不讨论哪种方式更适合最终的运输和存储方式，最终储运方式当然有可能是基于性价比最终的取舍，也有可能是不同场景下不同储存运输方式的互补。但今天重点说明相关存储环节涉及到的不锈钢金属材料问题。

二 、关于氢能源储运设施的不锈钢材料信息。

气液氢的储运方式总体来说即容器储运和管道储运。其中,容器储运在储存结构形式上一般采用球形储罐和圆柱形储罐。

液氢储运罐：分为内外两层，内胆一般采用铝合金，不锈钢等材料。内胆支撑物由玻璃纤维带制成，内外夹层填充多层镀铝涤纶薄膜，薄膜之间通过绝热纸增加热阻，当然也有真空隔离的方式。

管道储运材质：目前，绝大多数加氢站使用的管道材质都为316L（日本标号 SUS316L，中国代号为 S31603） 由于加氢站管道输送压力较高，如果管道材质含碳量价高，在输送高压氢气的时候就易发生氢脆现象，造成管道应力集中，破损泄漏等安全事故。 

1、日铁不锈钢(NSSC)推荐使用的钢材（罐体用途）一般为SUS316L-HINI（高镍材料，一般抗低温氢脆性能在零下180℃）→已有使用实例，但在液氢的低温下还是有一些使用缺陷，如意NSSC又推出一款STH2的材料，具有低温零下250℃抗氢脆性能，和普通SUS316L-HINI相比具体特点为：

1）耐氢脆：具有良好的奥氏体稳定性，在氢气环境中，从低温低压到高温高压都具有良好的耐氢脆性能，可适用于普通316L无法适用的高压高温环境。

2）高强度：与304L或316L相比，具有约1.5倍的强度（承受力），因此可实现轻量化。

3）节省资源，价格稳定：Ni，Mo的含量更少，对原料价格变动的成本影响更少。

→STH2的耐氢脆性能概念图（与普通 316L 的对比）：

 

→STH2 的机械性能：

 

 →STH2 与 316L-HINI 的强度对比：

 

→STH2 与 316L-HINI 的化学成分与其他钢材化学成分的比较：

 

→STH2 与 316L-HINI 适用的氢气环境的概念图：如图，横轴为温度，纵轴为压力，高温高压的环境比低温低压更易发生氢脆现象。304 适用于低温低压，316L 适用于高温低压环境，具有明显的局限性，而 STH2 与 316L-HINI 钢材适用于从低压低温到高压高温的所有氢气环境。

→氢气环境中各种不锈钢的强度对比：

 

→不同不锈钢种适用的氢气环境对比：

 

2、日本制铁(NSC)推荐使用的材料：HRX19（管道，配管用途） 特点：

1） 耐氢脆：

奥氏体不锈钢种最高水平的耐氢脆特性：镍当量≥32.09%可长时间适用于高压氢气环境中有利于机器的长寿命和安全性。

2）强度高 ：

与以往的316L相比，实现了1.5倍高的强度，因此可以做到管道的薄度设计，扩大内径，并增大氢气的流量，高速填充氢气。另外还可以减少钢材的重量，降低加工成本。TS≥800MPa。

3）不易泄露 ：

HRX19 是高压氢气环境中唯一可以焊接的材料，消除了接头部位的氢气泄漏的风险。 焊接接头部位具有与母材同样的强度，以及耐氢脆特性。从机械式接头转变为焊接接头，降低了成本，削减了钢材的重量 降低了施工和维护成本，保障了安全性 。

→HRX19 的化学成分：

 

→氢气环境对于 HRX19 的影响（实验结果图）（氢气环境对于 HRX19 无影响，对于普通钢材有影响）：

说明：氢气环境对于 HRX19 无影响，对于普通钢材有影响） 

→HRX19 与 316L 的内径对比  ：

 

→机械式接头和焊接接头的效果图对比：

 

→HRX19 与 316L 的耐氢脆性能对比图：

 

三、日本制铁的产品在氢能业界的动态：

1、气态氢(高低压)方面 ：

1）日本制铁在氢能业界的实绩停留在日本国内的气态加氢站。

为了能快速为氢能车快速充填，日本国内的加氢站多为约70MPa的高压环境。70MPa就会使用HRX19(在欧美做宣传时称为 HYDREXEL，一个加氢站只用到 0.5-1 吨的钢材用量)。

2）中国国内的加氢站多为35MPa。35MPa使用316L的钢管就足够。

→最近来自欧美的需求在增加，因为他们在研发移动式的小型加氢站 虽然已经在供样品，但是在价格问题上仍然持续谈判中。

→尽管具体方针尚未确立，但日铁营销层面主张大力宣传 HRX19，了解中国氢能市场的潜力。

2、液态氢(-253℃)方面 ：1）.日本制铁在液态氢使用环境上没有实绩→现正在开发一款名为HYDLIQUID的新钢材(跟HRX19一样，在ASMEXM-19规格下，专为低温高压环境而特别调整)

→目前预期会使用在液态氢的输送链上 。

日铁的各款氢气用钢材的性能比较 ：

四、氢能源的国际贸易（ 国际间进出口项目 ）

 

特别说明：以上信息来自于朝阳贸易株式会社，具体可以透过以下方式联系：