加气站承压设备检验检测技术

随着新能源技术的发展，天然气和氢能的使用不断广泛，随之而来的，大型储气设备，尤其是高压储气设备使用不断广泛，而对于高压储气设备，其安全性不容忽视。本书主要介绍各种高压储气设备的检验检测技术 ，保障设备安全运行。

第1章天然气和氢气1
1.1天然气基础知识1
1.1.1定义1
1.1.2天然气组分1
1.1.3天然气分类3
1.1.4天然气性质5
1.1.5天然气质量要求8
1.1.6天然气危害10
1.1.7液化天然气16
1.2氢气的基础知识17
1.2.1氢能的四大特点17
1.2.2氢能的利用形式20
1.2.3氢的基本性质概述22
第2章加气站工艺设备概述32
2.1加气站的分类32
2.2加气站等级划分33
2.3加气站主要工艺及设备35
2.3.1CNG加气站主要工艺及承压设备35
2.3.2LNG加气站主要工艺及设备37
2.3.3L-CNG加气站主要工艺及设备39
2.3.4外供氢加氢站主要工艺和设备41
2.3.5站内制氢加氢站主要工艺和设备43
2.3.6液氢加氢站主要工艺和设备45
第3章加气站承压设备损伤模式47
3.1二氧化碳腐蚀47
3.1.1损伤描述及损伤机理47
3.1.2损伤形态47
3.1.3受影响的材料47
3.1.4主要影响因素48
3.1.5易发生的装置或设备48
3.1.6主要预防措施48
3.1.7检测或监测方法48
3.2大气腐蚀（无隔热层）49
3.2.1损伤描述及损伤机理49
3.2.2损伤形态49
3.2.3受影响的材料49
3.2.4主要影响因素49
3.2.5易发生的装置或设备50
3.2.6主要预防措施50
3.2.7检测或监测方法50
3.3大气腐蚀（有隔热层）51
3.3.1损伤描述及损伤机理51
3.3.2损伤形态51
3.3.3受影响的材料51
3.3.4主要影响因素51
3.3.5易发生的装置或设备52
3.3.6主要预防措施53
3.3.7检测或监测方法53
3.4冷却水腐蚀53
3.4.1损伤描述及损伤机理53
3.4.2损伤形态53
3.4.3受影响的材料54
3.4.4主要影响因素54
3.4.5易发生的装置或设备55
3.4.6主要预防措施55
3.4.7检测或监测方法55
3.5土壤腐蚀55
3.5.1损伤描述及损伤机理55
3.5.2损伤形态55
3.5.3受影响的材料56
3.5.4主要影响因素56
3.5.5易发生的装置或设备56
3.5.6主要预防措施56
3.5.7检测或监测方法57
3.6电偶腐蚀57
3.6.1损伤描述及损伤机理57
3.6.2损伤形态57
3.6.3受影响的材料57
3.6.4主要影响因素58
3.6.5易发生的装置或设备58
3.6.6主要预防措施58
3.6.7检测或监测方法58
3.7碳酸盐应力腐蚀开裂59
3.7.1损伤描述及损伤机理59
3.7.2损伤形态59
3.7.3受影响的材料59
3.7.4主要影响因素59
3.7.5易发生的装置或设备60
3.7.6主要预防措施60
3.7.7检测或监测方法60
3.8湿硫化氢破坏61
3.8.1损伤描述及损伤机理61
3.8.2损伤形态61
3.8.3受影响的材料61
3.8.4主要影响因素62
3.8.5易发生的装置或设备62
3.8.6主要预防措施62
3.8.7检测或监测方法63
3.9氢脆63
3.9.1损伤描述及损伤机理63
3.9.2损伤形态63
3.9.3受影响的材料64
3.9.4主要影响因素64
3.9.5易发生的装置或设备64
3.9.6主要预防措施65
3.9.7检测或监测方法65
3.10机械疲劳65
3.10.1损伤描述及损伤机理65
3.10.2损伤形态66
3.10.3受影响的材料66
3.10.4主要影响因素66
3.10.5易发生的装置或设备67
3.10.6主要预防措施67
3.10.7检测或监测方法67
3.11振动疲劳68
3.11.1损伤描述及损伤机理68
3.11.2损伤形态68
3.11.3受影响的材料68
3.11.4主要影响因素68
3.11.5易发生的装置或设备68
3.11.6主要预防措施69
3.11.7检测或监测方法69
3.12冲刷69
3.12.1损伤描述及损伤机理69
3.12.2损伤形态70
3.12.3受影响的材料70
3.12.4主要影响因素70
3.12.5易发生的装置或设备70
3.12.6主要预防措施70
3.12.7检测或监测方法71
3.13过载71
3.13.1损伤描述及损伤机理71
3.13.2损伤形态72
3.13.3受影响的材料72
3.13.4主要影响因素72
3.13.5易发生的装置或设备72
3.13.6主要预防措施73
3.13.7检测或监测方法73
3.14高温氢腐蚀73
3.14.1损伤描述及损伤机理73
3.14.2损伤形态74
3.14.3受影响的材料74
3.14.4主要影响因素74
3.14.5易发生的装置或设备75
3.14.6主要预防措施75
3.14.7检测或监测方法75
3.15低温脆断76
3.15.1损伤描述及损伤机理76
3.15.2损伤形态76
3.15.3受影响的材料76
3.15.4主要影响因素76
3.15.5易发生的装置或设备77
3.15.6主要预防措施77
3.15.7检测或监测方法77
3.16加气站主要设备损伤模式列表78
第4章承压设备无损检测技术80
4.1无损检测定义与分类80
4.2无损检测目的81
4.2.1保障产品质量81
4.2.2保障使用安全82
4.2.3改进制造工艺82
4.2.4降低生产成本82
4.3无损检测人员要求83
4.4承压设备无损检测方法83
4.4.1射线检测83
4.4.2超声检测86
4.4.3磁粉检测87
4.4.4渗透检测89
4.4.5涡流检测90
4.4.6目视检测92
4.4.7声发射检测93
4.4.8脉冲涡流检测95
4.4.9导波检测97
4.4.10相控阵检测100
第5章站用储气瓶组检验检测技术101
5.1站用储气瓶组概述101
5.1.1站用储气瓶组的特点101
5.1.2瓶式容器与大容积气瓶的区别102
5.1.3检验要求108
5.2站用储气瓶组声发射检测技术108
5.2.1声发射检测的基本原理108
5.2.2声发射检测的主要目的109
5.2.3声发射技术的特点110
5.2.4声发射检测实施111
5.3站用储气瓶组内壁涡流检测技术113
5.3.1涡流检测的基本原理113
5.3.2内壁涡流检测技术优势114
5.3.3内壁涡流检测装置的开发114
5.3.4内壁涡流检测效果117
5.4站用瓶式容器定期检验要求120
5.4.1主要检验依据120
5.4.2通用要求121
5.4.3检验前准备122
5.4.4检验实施122
5.4.5缺陷及问题的处理126
5.4.6安全状况等级评定126
5.4.7检验报告126
5.5按气瓶设计站用瓶组检验要求127
5.5.1检验依据127
5.5.2检验准备工作127
5.5.3检验项目及检验方法127
5.5.4检验程序128
5.5.5定期检验结果评定131
5.5.6检验结论133
5.6储氢瓶组检验简述133
5.7长管拖车定期检验134
5.7.1检验项目及检验方法135
5.7.2检验结果评定140
5.7.3检验结论142
第6章地下储气井检验检测技术144
6.1地下储气井概述144
6.1.1储气井的定义144
6.1.2储气井的特点145
6.1.3储气井制造149
6.1.4储气井法规标准进展151
6.2固井质量检测与评价技术153
6.2.1固井质量评价测井技术153
6.2.2固井质量评价方法158
6.3储气井水泥防护层胶结声波检测方法和设备164
6.3.1储气井水泥防护层胶结质量声学检测方法165
6.3.2储气井水泥防护层胶结质量声学检测设备165
6.3.3应用试验166
6.4内窥检测168
6.5水浸超声波检测171
6.5.1储气井井筒壁厚及腐蚀检测方法与检测系统171
6.5.2储气井井筒金属腐蚀超声检测与成像系统175
6.6电磁检测177
6.7储气井定期检验要求180
6.7.1主要检验依据180
6.7.2通用要求180
6.7.3检验前准备181
6.7.4检验实施183
6.7.5缺陷及问题的处理188
6.7.6安全状况等级评定189
6.7.7检验报告190
6.8储氢井定期检验特殊要求191
6.8.1储氢井技术现状191
6.8.2储氢井检验检测技术探讨192
第7章钢带错绕容器检验检测技术194
7.1钢带错绕容器概述194
7.2钢带错绕容器定期检验要求197
7.2.1总体要求197
7.2.2检验实施198
7.2.3检验项目与方法199
7.2.4安全状况等级评定202
7.3内置式曲面耦合超声相控阵检测技术202
7.3.1方法概述202
7.3.2设备和器材203
7.3.3一般要求205
7.3.4缺陷评定207
第8章站用管道检验检测技术209
8.1站用管道概述209
8.1.1常温气相管道209
8.1.2低温液相管道209
8.2站用管道定期检验要求210
8.2.1一般要求210
8.2.2检验方案制定211
8.2.3检验前的准备211
8.2.4检验实施213
8.2.5缺陷及问题的处理217
8.3站用管道安全状况等级评定217
8.3.1评定原则217
8.3.2检验项目的评级218
8.3.3安全状况等级综合评定223
8.4管道射线数字成像检测（DR）223
8.4.1射线检测原理223
8.4.2射线数字成像检测224
8.4.3射线数字成像检测（DR）和常规胶片照相的比较225
8.4.4射线数字成像检测（DR）透照工艺226
8.4.5射线数字成像检测（DR）图像处理230
8.4.6射线数字成像检测（DR）的工程应用231
8.4.7数字射线技术小结234
第9章在线监测技术235
9.1特种设备智能网联技术235
9.2储气井监测技术237
9.2.1总体设计237
9.2.2系统实施241
9.2.3应用案例243
9.2.4储气井监测预警平台249
9.3储气瓶组监测技术250
9.4加气站承压设备监测建议252
9.4.1一般原则252
9.4.2监测内容建议253
9.4.3测点布置建议253
第10章使用管理与年度检查255
10.1加气站压力容器的使用管理255
10.1.1压力容器使用单位职责255
10.1.2压力容器使用单位安全管理工作内容255
10.1.3压力容器技术档案要求256
10.1.4压力容器安全操作规程要求256
10.1.5压力容器日常安全检查的要求257
10.1.6储气井的操作注意事项257
10.1.7储气瓶组的操作注意事项258
10.2固定式压力容器年度检查的要求258
10.2.1压力容器安全管理情况检查258
10.2.2压力容器本体及其运行状况检查259
10.2.3安全阀检查259
10.2.4密封性试验260
10.3加气站压力管道使用改造维修管理260
10.3.1压力管道的使用260
10.3.2压力管道的改造262
10.3.3压力管道的维护保养、维修263
10.4站用压力管道年度检查263
10.4.1年度检查定义263
10.4.2年度检查基本要求264
10.4.3年度检查内容264
10.4.4年度检查报告及结论268
10.5长管拖车年度检查269
10.5.1安全管理情况检查269
10.5.2气瓶检查269
10.5.3附件检查270
10.5.4气瓶固定装置安全状况检查270
10.5.5安全附件检查270
10.5.6整车泄漏性试验271
10.5.7年度检查结论及报告271
附录A站用储气瓶组定期检验报告272
附录B长管拖车定期检验报告273
附录C储气井定期检验报告274
参考文献275

本书在总结国家重点研发计划项目“典型移动式承压类特种设备动态风险监管关键技术研究”、“高压氢气和液化氢气储运装备完整性管理技术研究”、质检公益性行业科研专项“深埋井式容器检测关键技术与评价方法研究”等科研项目研究成果的基础上，结合加气站（含加氢站，下同）和压力容器、压力管道检验的相关技术标准，以及加气站承压设备多年的检验工程实践和使用管理经验，对加气站典型承压设备（储气瓶组、地下储气井、钢带错绕式容器、站用管道等）的检验检测技术和使用管理要求进行了详细介绍。本书可供加气站设计人员、运营管理人员以及加气站承压类特种设备检验检测人员阅读参考。

段志祥，工学博士，现为中国特种设备检测研究院高级工程师，压力容器、压力管道检验师，氢能与天然气装备室主任。长期从事承压类特种设备安全检验与评价工作，尤其在加氢站储氢容器、站用储气（氢）井、储气（氢）瓶组、液化天然气（LNG）设备、成套设备基于风险的检验（RBI）等方面有较深入研究。作为项目负责人在完成加氢站储氢瓶组定期检验，完成国内LNG液化工厂成套装置基于风险检验，并于2023年完成全球规模加氢站储氢设备检验。开展氢能储运设备安全、地下储气井安全检测与评价等方面省部级以上课题10余项，正在主持《氢液化、储存、加注安全风险评估与预防关键技术研究》国家重点研发计划课题研究。参与2022北京冬奥会相关加氢站和涉氢承压设备安全保障科技攻关，并获国家市场监管总局表彰。获行业协会科技进步奖4项，发表学术论文近60篇，参与编写著作3部，制定加气站/加氢站承压设备领域国家/行业标准6项（主持3项）、团体标准3项（主持），获得专利4件。