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输氢管道完整性管理技术研究进展
1
作者 陈严飞 刘瑞昊 +3 位作者 侯富恒 尹意 王鑫 李睿 《天然气与石油》 2024年第2期36-46,116,共12页
管道输氢被认为是当前效率最高、经济性最好的大规模输氢方式。围绕输氢管道管材的相容性、氢气的泄漏与监测、完整性管理方法与相关规范缺失等关键问题,对目前相关研究进行了归纳与总结。结果表明:典型管道钢材在高压临氢环境下产生氢... 管道输氢被认为是当前效率最高、经济性最好的大规模输氢方式。围绕输氢管道管材的相容性、氢气的泄漏与监测、完整性管理方法与相关规范缺失等关键问题,对目前相关研究进行了归纳与总结。结果表明:典型管道钢材在高压临氢环境下产生氢致失效的机理尚未明悉,需探明临氢环境下不同等级钢材力学性能的劣化规律,并分析钢材氢脆敏感性的影响因素;输氢管道更易发生泄漏,应重点明确输氢管道及相关设备产生泄漏的具体原因,完善氢气泄漏监测技术;目前输氢管道完整性管理方法缺失,需重点考虑氢气对输氢管道完整性管理中风险评价和完整性评价的影响,完善输氢管道完整性管理方法;结合现有输氢管道规范的相关内容,为输氢管道完整性管理提供支撑,推进输氢管道完整性管理标准与规范的制定。相关结论可以为输氢管道完整性管理技术的发展提供参考。 展开更多
关键词 输氢管道 氢致失效 泄漏与监测 完整性管理 标准与规范
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输氢管线钢氢脆敏感性影响因素综述
2
作者 汪兵 李拔 +1 位作者 贾书君 刘清友 《焊管》 2024年第10期49-56,共8页
随着新能源产业的发展,采用大直径、高强度钢管输送氢气是未来氢能发展的必然趋势。分析了输氢管线钢在氢相容性试验中不同试验参数、输氢介质压力及组分、管线钢组织及强度、夹杂物和残余应力等对管线钢在高压氢气环境下的氢脆敏感性,... 随着新能源产业的发展,采用大直径、高强度钢管输送氢气是未来氢能发展的必然趋势。分析了输氢管线钢在氢相容性试验中不同试验参数、输氢介质压力及组分、管线钢组织及强度、夹杂物和残余应力等对管线钢在高压氢气环境下的氢脆敏感性,讨论了降低输氢管线钢的氢脆敏感性的方法,提出了需要进一步重点研发的方向。 展开更多
关键词 输氢管线钢 氢脆敏感性 氢环境相容性 氢气压力 充氢
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输氢管线钢的断裂韧性评价方法探讨
3
作者 章传国 孙磊磊 《焊管》 2024年第10期10-15,共6页
氢能是从化石能源向低碳能源转换的有效途径,而管道输送是氢能发展最经济、高效的方法。针对氢气输送当前面临的氢脆问题,阐述了开展输氢管线钢氢相容性评价的必要性,通过分析比较目前采用的高压氢储运选材评价及设计规范,认为断裂韧性... 氢能是从化石能源向低碳能源转换的有效途径,而管道输送是氢能发展最经济、高效的方法。针对氢气输送当前面临的氢脆问题,阐述了开展输氢管线钢氢相容性评价的必要性,通过分析比较目前采用的高压氢储运选材评价及设计规范,认为断裂韧性是相容性评价的重要指标。通过深入分析了各标准及规范对断裂韧性评价的差异性,发现K_(IH)评价中试样厚度的判据存在局限性,同时认为K_(JIC)是目前评价断裂韧性较为合适的方法,并讨论了试验气体对纯度的要求。建议统一相关标准中的术语及其物理内涵及测试方法和流程,提高试验数据测试效率及利用价值,助力氢能行业高效平稳发展。 展开更多
关键词 输氢 管线钢 高压氢气 断裂韧性 氢相容性
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国内外输氢管道相关标准及技术要求分析 被引量：2
4
作者 宋海辉 毕宗岳 +3 位作者 祝少华 任永峰 薛磊红 刘斌 《焊管》 2024年第1期58-63,共6页
为了更好地了解国内外输氢管道标准制定和应用情况,对ASME B31.12—2019 《氢气管道和管线》、CGA G-5.6—2005 (R2013)《氢气管道系统》以及GB/T 34542 《氢气储存输送系统》、GB/T 9711 《石油天然气工业管线输送系统用钢管》和T/CSPS... 为了更好地了解国内外输氢管道标准制定和应用情况,对ASME B31.12—2019 《氢气管道和管线》、CGA G-5.6—2005 (R2013)《氢气管道系统》以及GB/T 34542 《氢气储存输送系统》、GB/T 9711 《石油天然气工业管线输送系统用钢管》和T/CSPSTC 103—2022 《氢气管道工程设计规范》等标准分别从标准内容、适用范围、管材设计与选用、检测评价以及试验方法等方面进行了分析对比,以期为我国输氢管材研究、输氢管道标准制定以及管道建设提供参考。 展开更多
关键词 输氢管道 标准 管材 管道安全
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输氢管道用钢板和直缝埋弧焊管的研发 被引量：1
5
作者 代志健 吴仲文 +4 位作者 王振生 罗天宝 刘春 王婷 胡晓兰 《钢管》 CAS 2024年第2期39-45,共7页
简述了氢能在国家能源战略中的重要性,国际和国内输氢管线的发展情况和趋势。介绍了试制输氢用钢板情况,以及使用该板材进行钢管成型、焊接等的试制过程,制成样品通过成品管氢环境相容性试验和材料氢脆敏感度等试验,确定了输氢钢板设计... 简述了氢能在国家能源战略中的重要性,国际和国内输氢管线的发展情况和趋势。介绍了试制输氢用钢板情况,以及使用该板材进行钢管成型、焊接等的试制过程,制成样品通过成品管氢环境相容性试验和材料氢脆敏感度等试验,确定了输氢钢板设计要点及其直缝埋弧焊管焊接工艺。提出管线钢管阻氢内涂层的设计方案。指出未来实现纯氢或者掺氢管道的稳定可靠输送的关键是寻求低成本、高强度的抗氢脆材料,提升高性能氢能管道的设计制造技术、氢能管道的运行和控制技术以及应急和维护技术。 展开更多
关键词 直缝埋弧焊管 钢板 输氢 氢脆 阻氢
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内压载荷下输氢复合柔性管力学性能研究
6
作者 张吉祥 安晨 +2 位作者 邓海峰 张爱霞 张贝贝 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第3期119-134,共16页
中国氢能产业正随着碳中和愿景的不断推进而快速发展,由于氢气在钢管中容易引发“氢脆”现象,使用钢管输送氢气存在较大挑战,纤维增强复合柔性管作为一种非金属管道在氢气输送领域备受关注,其结构设计及强度分析是产业化应用的瓶颈。为... 中国氢能产业正随着碳中和愿景的不断推进而快速发展,由于氢气在钢管中容易引发“氢脆”现象,使用钢管输送氢气存在较大挑战,纤维增强复合柔性管作为一种非金属管道在氢气输送领域备受关注,其结构设计及强度分析是产业化应用的瓶颈。为探讨内压工况下输氢复合柔性管的结构响应,考虑不同层材料的各向同性及各向异性,基于三维各向异性弹性力学,建立了纤维增强输氢复合管道在内压作用下的力学理论模型,并采用数学方法求解管道位移微分方程,进而获得了N层缠绕增强层输氢复合管道在内压作用下的应力应变解析解,计算结果与内压作用下13层输氢复合柔性管的数值计算结果相符。管道的环向应力最大值出现在防渗透层,输氢软管的增强层承担约70%的载荷作用,径向应力绝对值大小随距离管道截面中心点的距离增大而减小。提出的力学行为分析模型及求解方法为设计输氢复合柔性管提供了重要的理论支撑。 展开更多
关键词 纤维增强 复合柔性管 输氢管道 内压载荷 理论分析
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埋地输氢管道泄漏扩散规律研究
7
作者 何太碧 何风成 +3 位作者 杜文 袁伟杰 贾瑞 韩锐 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第8期171-179,共9页
为探究埋地输氢管道的氢气泄漏扩散规律,建立以埋地输氢管道为对象的流体域模型,讨论工作压力、泄漏孔径、土壤类型对氢气泄漏扩散的影响。结果表明,当管道发生泄漏后,气体扩散速度和泄漏量与管道工作压力、泄漏孔径呈正比关系,同时在... 为探究埋地输氢管道的氢气泄漏扩散规律,建立以埋地输氢管道为对象的流体域模型,讨论工作压力、泄漏孔径、土壤类型对氢气泄漏扩散的影响。结果表明,当管道发生泄漏后,气体扩散速度和泄漏量与管道工作压力、泄漏孔径呈正比关系,同时在不同的监测位置,氢气浓度具有不同的变化规律;氢气在低黏度的土壤中泄漏时有着较大的扩散速度,管道在砂土中的泄漏量是黏土中的40倍;因此当管道处于低黏度土壤、高压力的工况时具有较高的危险系数。为对不同工况下地面氢气浓度达到氢气爆炸下限的时间进行预测,以数值模拟结果为训练样本建立GABP神经网络模型,结果显示该模型平均误差仅为3.3%,性能远优于传统BP模型,能合理地对该问题进行预测。 展开更多
关键词 数值模拟 输氢管道 遗传算法 神经网络
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穿山港区制氢加氢一体站的输氢管道设计
8
作者 吴承志 童亮 +2 位作者 袁裕鹏 张乾能 袁成清 《交通科技》 2024年第5期160-164,共5页
利用水路交通自然禀赋,通过太阳能和风能制氢,是构建港口绿氢“制-储-注-供-用”产业链的重要环节。制氢加氢一体站是未来的发展趋势,从安全角度保证制氢加氢一体站之间的管道输送十分重要。以穿山港区制氢量为500 Nm3/h的制氢加氢一体... 利用水路交通自然禀赋,通过太阳能和风能制氢,是构建港口绿氢“制-储-注-供-用”产业链的重要环节。制氢加氢一体站是未来的发展趋势,从安全角度保证制氢加氢一体站之间的管道输送十分重要。以穿山港区制氢量为500 Nm3/h的制氢加氢一体站为对象,开展输氢管道强度参数计算,并用CAESAR II软件对所计算的管道系统进行建模,开展多种工况下的静态应力分析。结果表明所设计的管道系统模型可行,可为制氢加氢一体站的气体输氢设计提供参考。 展开更多
关键词 制氢加氢一体站 输氢 管道设计 应力分析
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基于超声导波模式转换的输氢管道泄漏评估
9
作者 孙茂循 薛广蒙 +2 位作者 黄良 檀淼红 黄敏 《南方农机》 2024年第12期6-10,24,共6页
氢能作为一种绿色高效的二次能源,其安全运输受到广泛关注。氢脆及其引起的泄漏作为影响管道安全的主要因素,亟需有效的无损检测技术。管状结构中超声导波具有低衰减和远距离传播等优点,相较于超声体波的逐点式扫描,可以大范围地检出输... 氢能作为一种绿色高效的二次能源,其安全运输受到广泛关注。氢脆及其引起的泄漏作为影响管道安全的主要因素,亟需有效的无损检测技术。管状结构中超声导波具有低衰减和远距离传播等优点,相较于超声体波的逐点式扫描,可以大范围地检出输氢管道内部的缺陷或损伤。本研究利用超声导波的模式转换,采用数值仿真、吸收边界构建以及二维傅里叶变换等方法,确定方孔的尺寸进而判断泄漏的程度。研究表明,方孔的存在造成T(0,1)模式的模式转换,F(n,1)模式和F(n,2)模式逐渐形成,方孔宽度的增加导致F(n,1)模式的增多、低阶F(n,2)模式的消失和高阶F(n,2)模式的出现。这为基于超声导波模式转换的输氢管道泄漏评估奠定了理论基础。 展开更多
关键词 输氢管道 超声导波 模式转换 泄漏
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输氢管路球阀内漏声发射检测信号分析
10
作者 邓波 郭少宏 +2 位作者 孙海洋 丁利 徐燕健 《阀门》 2024年第10期1205-1211,共7页
针对输氢管路阀门内漏情况,本文基于加氢制氢一体化站搭建实验平台,采用声发射技术检测,实验结果确认了声发射特征参数RMS(有效值电压)与ASL(平均信号电压)对阀门内漏信号的有效性和可靠性;发生泄漏时ASL与RMS均明显增大,其中RMS的检测... 针对输氢管路阀门内漏情况,本文基于加氢制氢一体化站搭建实验平台,采用声发射技术检测,实验结果确认了声发射特征参数RMS(有效值电压)与ASL(平均信号电压)对阀门内漏信号的有效性和可靠性;发生泄漏时ASL与RMS均明显增大,其中RMS的检测较为敏感,发生泄漏时RMS增大1~2个数量级。研究内漏信号在不同阀门压力和不同泄漏程度(阀门开度模拟)下的变化趋势,为声发射应用于输氢管路阀门内漏检测定性判定的准确性和效率提供科学依据。 展开更多
关键词 输氢管路 阀门内漏 声发射技术 实验模拟
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含椭圆缺陷输氢柔性复合管弯曲特性研究
11
作者 陈顺益 张杰 +4 位作者 胡特 曾云 孙浩铭 向东 刘兴华 《焊管》 2024年第10期32-39,共8页
为研究初始椭圆缺陷对输氢柔性复合管服役性能的影响,建立弯曲载荷作用下含缺陷柔性复合管数值模型,研究了不同椭圆缺陷幅值、缺陷角度和缠绕角度对输氢柔性复合管弯曲刚度、强度的影响。结果表明,弯曲载荷下纤维-基体剪切应力是引发复... 为研究初始椭圆缺陷对输氢柔性复合管服役性能的影响,建立弯曲载荷作用下含缺陷柔性复合管数值模型,研究了不同椭圆缺陷幅值、缺陷角度和缠绕角度对输氢柔性复合管弯曲刚度、强度的影响。结果表明,弯曲载荷下纤维-基体剪切应力是引发复合管失效的关键因素之一;缺陷幅值对输氢柔性复合管强度、刚度的性能影响受缺陷角度的控制,缺陷角度为45°时输氢柔性复合管弯曲刚度对缺陷不敏感,椭圆缺陷长轴偏离弯矩方向时可缓解初始缺陷对弯曲强度的影响,椭圆缺陷长轴方向与弯曲载荷作用方向一致时输氢柔性复合管承载能力最弱;小缠绕角度有利于提高输氢柔性复合管的弯曲承载能力,但会增加其刚度;大缠绕角度可降低输氢柔性复合管弯曲刚度对缺陷幅值敏感性,但会增加弯曲强度对缺陷幅值的敏感性。 展开更多
关键词 输氢柔性复合管 椭圆缺陷 缺陷角度 缠绕角度 弯曲刚度
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未来柔性输氢管道的应用展望
12
作者 刘伯敏 乔琨 《科技视界》 2024年第13期42-45,共4页
文章调研了国内外输氢管道的建设现状,介绍了基于连续纤维增强热塑性复合材料的柔性输氢管道的制作工艺,阐述了界面强制组装法、多层挤出工艺技术和“钉锚作用”机理的应用。并通过对比其他输氢管道的性能,概述了柔性输氢管道的特性,对... 文章调研了国内外输氢管道的建设现状,介绍了基于连续纤维增强热塑性复合材料的柔性输氢管道的制作工艺,阐述了界面强制组装法、多层挤出工艺技术和“钉锚作用”机理的应用。并通过对比其他输氢管道的性能,概述了柔性输氢管道的特性,对柔性输氢管道的发展及应用提出部分展望与建议。 展开更多
关键词 非金属复合管道 增强热塑性塑料复合管道 柔性输氢复合管道
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输氢管道钢管研究进展 被引量：14
13
作者 韩秀林 孙宏 +1 位作者 李建一 宗秋丽 《钢管》 CAS 2023年第1期1-7,共7页
简述了国内外纯氢及掺氢输送管道的建设现状、输氢管道技术规范的发展现状以及国内外氢气系统的储存、输送、管道设计、临氢材料的试验和评价等。指出随着材料的强度、易于形成偏析的化学元素含量、夹杂物的尺寸和数量、氢气的压力和纯... 简述了国内外纯氢及掺氢输送管道的建设现状、输氢管道技术规范的发展现状以及国内外氢气系统的储存、输送、管道设计、临氢材料的试验和评价等。指出随着材料的强度、易于形成偏析的化学元素含量、夹杂物的尺寸和数量、氢气的压力和纯度等的提高,材料的氢脆敏感度增大。焊接钢管的焊接接头等薄弱部位会提高管道的氢脆敏感性;输氢管道的选材应关注钢材纯净化,化学成分设计,非金属夹杂物形态、组织偏析和带状组织控制,涂层方式等。 展开更多
关键词 钢管 输氢 管道 氢损伤 氢脆敏感度
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输氢管道工程设计要点 被引量：4
14
作者 钟桂香 郗祥远 《焊管》 2023年第3期59-64,共6页
为加快我国氢气输送管道建设,确保管道安全运行,对氢气与常规天然气的特性进行了对比,分析国外相关标准要求,指出氢气管道工程设计的关键问题,详细论述了在管线工程设计时需要重点考虑的因素,如管材选用、断裂控制、结构设计、地区等级... 为加快我国氢气输送管道建设,确保管道安全运行,对氢气与常规天然气的特性进行了对比,分析国外相关标准要求,指出氢气管道工程设计的关键问题,详细论述了在管线工程设计时需要重点考虑的因素,如管材选用、断裂控制、结构设计、地区等级划分及设计系数选用、高后果区识别以及阀室间距等,并提出设计建议,为氢气管道工程设计提供参考。 展开更多
关键词 输氢管道 氢脆 管线设计
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纯氢长输氢管线钢材料与抗氢脆技术的研究 被引量：2
15
作者 崔月瑶 《冶金与材料》 2023年第1期50-52,共3页
聚焦绿色纯氢长输管道抑制氢脆的关键技术,研究促进抑制氢脆的纯氢长输管线钢板材质创新方法。氢脆是由于金属材料中氢元素引起的材料可塑性下降、开裂或损伤的一种物理现象,常发生于抗氢脆合金有奥氏体不锈钢、沉淀强化奥氏体合金、低... 聚焦绿色纯氢长输管道抑制氢脆的关键技术,研究促进抑制氢脆的纯氢长输管线钢板材质创新方法。氢脆是由于金属材料中氢元素引起的材料可塑性下降、开裂或损伤的一种物理现象,常发生于抗氢脆合金有奥氏体不锈钢、沉淀强化奥氏体合金、低合金钢以及铝合金等。本文通过研究可用于纯氢长距离输送的单相奥氏体合金钢材及热加工中掺入微合金稀土元素、TMCP工艺等分析,优化能够对抗氢脆的合金管道板材制造工艺。为绿氢的高效、长距离输运提供理论基础和技术支撑。 展开更多
关键词 纯氢长输 抗氢脆 奥氏体合金 钢材锻造技术
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输氢海底管道选材探讨 被引量：6
16
作者 李妍 张国庆 +2 位作者 阳利军 于萱 钱思成 《腐蚀与防护》 CAS 北大核心 2022年第9期99-102,共4页
针对国内首条输氢海底管道进行选材探讨,基于对常见的氢致失效形式及机理的分析,参考国内外输氢管道相关的标准规范,并考虑海底管道安装的特殊性,推荐输氢海底管道选用API SPEC 5L X42和X52无缝钢管(PSL2等级优先),采用淬火+回火的热处... 针对国内首条输氢海底管道进行选材探讨,基于对常见的氢致失效形式及机理的分析,参考国内外输氢管道相关的标准规范,并考虑海底管道安装的特殊性,推荐输氢海底管道选用API SPEC 5L X42和X52无缝钢管(PSL2等级优先),采用淬火+回火的热处理工艺。同时,对一些氢脆影响因素进行控制,如合金元素含量、碳当量、管材硬度和非金属夹杂物含量等。可以采用慢应变速率试验、断裂韧性试验、裂纹扩展速率试验、疲劳寿命试验和圆盘压力试验等,对管道材料进行力学性能评价,判断材料在氢环境中的氢脆敏感性,为实际工程应用提供支持。 展开更多
关键词 输氢海底管道 氢致失效 氢脆敏感性
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车载高压输氢系统气瓶输氢加氢特性研究 被引量：6
17
作者 訚耀保 罗九阳 +1 位作者 陈洁萍 马建新 《机床与液压》 北大核心 2008年第10期33-36,150,共5页
根据氢燃料电池汽车行驶距离的要求,建立了基于固定容器充放气基本理论的车载高压输氢系统供氢量与行驶速度及距离关系的数学模型,得出了储氢量、供氢量和车辆行驶距离等的参数关系。将真实气体的范德瓦尔斯方程式引入车载高压输氢系统... 根据氢燃料电池汽车行驶距离的要求,建立了基于固定容器充放气基本理论的车载高压输氢系统供氢量与行驶速度及距离关系的数学模型,得出了储氢量、供氢量和车辆行驶距离等的参数关系。将真实气体的范德瓦尔斯方程式引入车载高压输氢系统,得出了输氢加氢特性。理论结果和试验结果一致。 展开更多
关键词 氢能源汽车 气瓶 储氢量 输氢加氢压力特性 行驶距离
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腐蚀疲劳波形效应的裂尖析氢、输氢模型与试验验证 被引量：2
18
作者 路民旭 刘晓坤 +1 位作者 王建军 郑修麟 《中国腐蚀与防护学报》 CAS CSCD 1994年第4期255-264,共10页
把裂尖表面形变动力学和裂尖表面析氢反应电化学动力学相结合，对裂尖表面析氢反应的波形效应进行了定量分析．把裂尖形变动力学与位错运动动力学相结合，提出了氢的接力式位错输送概念，并建立了波形效应的位错输氢模型．用上述定量模... 把裂尖表面形变动力学和裂尖表面析氢反应电化学动力学相结合，对裂尖表面析氢反应的波形效应进行了定量分析．把裂尖形变动力学与位错运动动力学相结合，提出了氢的接力式位错输送概念，并建立了波形效应的位错输氢模型．用上述定量模型与理论对正锯齿波、三角波和负锯齿波三种波形的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的相对大小进行了预测．为验证上述模型，还用疲劳测试和断口分析方法研究了三种波形对ＧＣ－４（４０ＣｒＭｎｓｉＭｏＶＡ）钢在３．５％ＮａＣｌ溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展特性的影响．试验结果与模型预测结果十分吻合． 展开更多
关键词 腐蚀疲劳 裂纹扩展 波形效应 输氢模型
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氢能源与燃料电池汽车高压输氢系统 被引量：6
19
作者 訚耀保 《流体传动与控制》 2010年第2期1-4,共4页
介绍了航天氢能源和燃料电池汽车超高压气动控制技术的应用情况,介绍了燃料电池汽车用铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶和输氢系统的有关技术。分析结果可作为自备能源装置的装备开发的参考。
关键词 航天 氢能源 燃料电池汽车 高压输氢系统 碳纤维缠绕气瓶
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埋地输氢管道泄漏爆炸事故后果模拟分析 被引量：22
20
作者 刘自亮 熊思江 +3 位作者 花争立 张银广 徐平 顾超华 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期94-100,共7页
为了输氢管道的安全建设与运营,基于计算流体力学FLACS软件,模拟了埋地输氢管道在半受限空间内的泄漏爆炸事故后果,探讨了泄漏孔径、泄漏时长、输氢压力和环境风速对爆炸事故后果的影响规律,并得出相应的危险区域。结果表明:泄漏孔径、... 为了输氢管道的安全建设与运营,基于计算流体力学FLACS软件,模拟了埋地输氢管道在半受限空间内的泄漏爆炸事故后果,探讨了泄漏孔径、泄漏时长、输氢压力和环境风速对爆炸事故后果的影响规律,并得出相应的危险区域。结果表明:泄漏孔径、输氢压力和最大爆炸超压均与危险区域呈正相关关系,泄漏时长对事故后果几乎无影响;随着输氢压力的增大,危险区域受建筑物和风速的影响更为明显,在建筑物附近形成了狭长的危险区域带;最大爆炸超压和危险区域随环境风速的增大均呈现出先增大后减小的趋势。 展开更多
关键词 输氢管道 FLACS 泄漏 爆炸 事故后果 危险区域
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