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TCATSI 05006-2021 固定式真空绝热液氢压力容器专项技术要求.pdf5.1.5可能与氧气或富氧环境接触的材料应与氧相容，相容性试验方法与试验结果判定应符 31481的规定，
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5.1.7材料研制单位应对液氢容器专用奥氏体型不锈钢钢板、钢锻件、钢管的材料质量证明书上的化 成分的实测值进行奥氏体稳定性、低温下马氏体自发转变温度的计算，计算方法按附录A的规定， 计算结果应满足奥氏体稳定性系数（△）不小于0、低温下马氏体自发转变温度不高于内容器最低设计 金属温度。 5.1.8材料研制单位应对液氢容器专用奥氏体型不锈钢钢板、钢锻件、钢管按GB/T13305进行铁素体 含量测定，铁素体测量值应不大于3%。 5.1.9液氢容器生产单位应对内容器受压元件及与氢接触的受压管路（公称直径>25mm）的液氢容 器专用奥氏体型不锈钢钢板、钢锻件、钢管进行化学成分（按炉号）、力学性能（按炉批号）的验证性 复验，复验结果经过监督检验机构确认合格后，可以投料使用，材料复验报告应纳入产品质量证明文件。 5.1.10内容器承压焊缝及与氢接触的管路承压焊缝的焊接所用的焊接材料，液氢容器生产单位应对其 进行复验，复验结果经过监督检验机构确认合格后，可以投料使用，焊接材料复验报告应纳入产品质量 证明文件。
LY/T 2313-2014 红桤木育苗技术规程5.2.1内容器用钢板
5.2.1.1内容器受压元件用钢板应选用液氢容器专用奥氏体型不锈钢钢板，钢板应以固溶状态交货， 热轧钢板表面加工类型不低于1D级，冷轧钢板表面加工类型不低于2B级。 5.2.1.2内容器受压元件用钢板材料的化学成分及力学性能应符合材料研制单位公示的企业标准的规 定，且符合表1、表2和表3的规定，以及TSG21和相应标准要求。
表1液氢容器专用不锈钢钢板、钢锻件、钢管化学成分
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氢容器专用不锈钢钢板、钢锻件、钢管力学性
液氢容器专用不锈钢钢板、钢锻件、钢管冲
注1：3个试样的冲击吸收能量平均值需满足规定值，至多允许有1个试样的冲击吸收能量低于规定值，但不 应低于规定值的70% 注2：冲击试验标准试样尺寸为10mmX10mm×55mm。当钢材尺寸无法制备标准试样时，则应依次制备宽 度为7.5mm、5mm的小尺寸冲击试样，其冲击吸收能量指标分别为标准试样冲击吸收能量指标的75% 50%，侧胀值与标准试样侧膨胀值的指标相同。 注3：当无法制备5mm×10mm×55mm小尺寸冲击试样时，免做冲击试验。 注4：与设计委托方特别约定时可以进行一269℃或最低设计金属温度下的冲击试验，试验指标按冲击吸收能 量平均值KVz不低于49J、侧膨胀值LE不小于0.53mm。
外壳用钢板应符合GB/T18442.2一2019中5.2.2的规定
5.3.1钢锻件应符合GB/T18442.2—2019中5.3的规定，
钢锻件应符合GB/T18442.2一2019中5.3的规定， 2与氢接触的受压元件用不锈钢钢锻件还应满足以下要求： 应选用液氢容器专用奥氏体型不锈钢钢锻件，钢锻件级别应不低于IⅢI级，交货状态固溶处理； b 化学成分及力学性能应符合材料研制单位公示的企业标准的规定，且符合表1、表2和表3的 规定，以及TSG21和相应标准要求。
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5.5.1受压元件用管件应符合相应标准的规定。 5.5.2与氢接触的受压元件用管件，当采用不锈钢钢板制作时，材料应符合5.2.1的规定；采用不锈钢 钢锻件制作时，材料应符合5.3的规定；采用不锈钢钢管制作时，材料应符合5.4的规定。 5.5.3与氢接触的受压元件用管件，采用冷成型加工时，其成型后使用铁素体测量仪测得的铁素体测 量值应不大于5%，当超过5%时应进行固溶处理。
表4熔敷金属试验要求
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5.7.5当采用金属材料作为支撑元件时，应选用导热系数小、具有良好的低温冲击韧性的材料，且满 足液氢条件下的使用要求。
5.8.1高真空多层绝热材料应符合GB/T31480的规定，且应满足液氢条件下的使用要求 5.8.2采用超细玻璃纤维制品应符合GB/T18442.22019中5.5.4的规定。
5.9.1吸附剂材料应满足液氢条件下的使用要求，且满足氧相容要求。 5.9.25A分子筛应符合GB/T13550的规定，13X分子筛应符合HG/T2690的规定。 5.9.3氧化钯应符合YS/T599的规定。 5.9.4 不应采用活性碳作为吸附剂材料。 5.9.5采用其他吸附剂材料时，应符合相应产品标准的规定。
11.1支座防火材料应具有防止或阻滞火焰蔓延的性能，以减小火灾荷载和降低火灾蔓延速度 11.2支座防火材料耐火性能极限不低于2小时
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6.1.1液氢容器的设计除应符合本文件的规定外，还应符合TSG21的要求以及GB/T150.3和GB/T 18442.3等标准的相关规定 6.1.2生产单位应严格依据设计委托方所提供的设计条件的相关要求，综合考虑所有相关因素、损伤 模式、失效模式、风险状况和安全裕量，以保证液氢容器具有足够的强度、刚度、稳定性和耐腐蚀性。 同时，还应考虑液氢容器夹层支撑、支座、吊耳及其他型式支承件与罐体的焊接接头的强度要求，确保 液氢容器在设计使用年限内的安全。 6.1.3生产单位应考虑确保产品的各项性能指标除满足本文件要求外，还应满足设计委托方所提各项 要求，确保产品的真空性能、真空绝热性能以及其它功能性能指标的实现。 6.1.4罐体、管路、安全附件、仪表及装卸附件的布置应满足使用和安全的要求。
液氢容器在设计使用年限内的安全。 6.1.3生产单位应考虑确保产品的各项性能指标除满足本文件要求外，还应满足设计委托方所提各项 要求，确保产品的真空性能、真空绝热性能以及其它功能性能指标的实现。 6.1.4罐体、管路、安全附件、仪表及装卸附件的布置应满足使用和安全的要求。 6.1.5氢热力学数据参见附录B。
3.1.3生产单位应考虑确保产品的各项性能指标除满足本文件要求外，还应满足设计委托方所提各项
容器的设计文件应符合GB/T18442.3一2019第
6.3.1液氢容器的载荷应符合GB/T18442.3一2019第6章的规定。 6.3.2液氢容器的内容器与支撑结构的强度设计还应考虑用液氮为测试介质进行低温性能试验时的载 荷以及用液氮进行冷充试验时的载荷。试验条件下液氮介质的最大充装量应在设计文件中加以规定。
6.4.1液氢容器的设计温度应符合GB/T18442.3一2019第7章的规定。 6.4.2内容器及管路的最低设计金属温度还应考虑正常工作条件下及检验、试验条件下介质最低工作 温度对内容器金属温度的影响，且应不高于一253℃
.5.1罐体设计压力、计算压力应符合GB/T18442.3一2019第8章的规定。 6.5.2对于不同使用场景下的液氢容器，还应考虑在泵卸液等工况下内容器产生负压的风险，进行必 要的流量和压力监控，防止形成负压。 6.5.3内容器的工作压力还应满足液氢容器在装卸、储存及使用过程等各种工况下的要求。
罐体设计压力、计算压力应符合GB/T18442.3一2019第8章的规定。 对于不同使用场景下的液氢容器，还应考虑在泵卸液等工况下内容器产生负压的风险，进行 流量和压力监控，防止形成负压。 3内容器的工作压力还应满足液氢容器在装卸、储存及使用过程等各种工况下的要求，
6.6.1内容器的焊接接头系数取1.0。
的许用应力应符合GB/T18442.3一2019第10章
液氢容器的腐蚀裕量应符合GB/T18442.3一2019第11章的规定
率器的罐体厚度应符合GB/T18442.3—2019第1
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6.10.3在确定初始充满率时，应考虑液氢容器储存液氢预期所需要的维持时间（包括可能遇到的长时 间没有使用液体的情况）、用户要求等因素。初始充满率应不超过额定充满率。 6.10.4液氢容器应设置溢流口，并符合6.10.3的规定。
6.11真空绝热性能指标
虑测试过程中液氢介质正仲氢转化的影响，确保液氢容器静态蒸发率和静态日升压速率指标满 要求。同时，液氢容器的维持时间应不小于120小时。
表8静态蒸发率和静态日升压速率指标
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6.12罐体夹层的真空性能
6.12.1罐体真空夹层的漏气速率应符合表9的规定。 6.12.2罐体真空夹层的漏放气速率应符合表10的规定。 6.12.3常温下罐体真空夹层的封结真空度应符合表11的规定。真空夹层的冷态真空度应不大于封结 真空度的0.1倍。
表9罐体真空夹层漏气速率
表10罐体真空夹层漏放气速率
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表11罐体封结真空度
6.13真空绝热管路夹层的真空性能
真空绝热管路夹层的真空性能应满足表12的要求。
表12真空绝热管路夹层的真空性能
液氢容器的耐压试验应符合GB/T18442.3一2019第16章的规定。
6. 16. 1一般要求
液氢容器的结构设计总体应符合GB/T18442.3一2019第18章的规定，其特殊结构要求还 本文件以下条文的要求，
16.2.1罐体进行强度计算和外压稳定性校核时，采用规则设计的应符合GB/T150.3的规定， 析设计的应符合JB4732的规定 16.2.2罐体总体按GB/T150.3设计时，局部应力分析可按JB4732的规定进行。 16.2.3内容器的结构应尽量简单、避免结构形状的突然变化，以减少约束和局部应力集中。
16.2.1罐体进行强度计算和外压稳定性校核时，采用规则设计的应符合GB/T150.3的规定， 析设计的应符合JB4732的规定
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罐体支座高度超过457mm时，应采取填充或包覆防火材料、表面涂敷防火涂料等防火措施，确保 火灾情况下2小时不失稳。高度测量值为从支座底板上平面到其与外壳最近的连接点之间的垂直距离 见图1。
图1罐体支座高度测量示意
6.16.4.1液氢容器应根据液氢的介质特性以及对真空绝热性能的要求进行绝热结构的选择和设计。 6.16.4.2应采用合适的方法进行绝热性能设计和计算。当夹层绝热材料的表观导热系数未知时，应采 用试验方法确定。 6.16.4.3应使用具有阻燃性能的绝热材料。当液氢容器罐体处于650℃的环境中时，夹层中绝热材 料的绝热性能在30分钟内不应退化
6. 17.1管路系统
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液氢容器一般应设置超压泄放管路、氢排气系统、顶部喷淋充液管路、底部充液管路、出液管路 增压管路、溢流管路、液位与压力测量等管路和附件，以满足泄压、放空、充液、出液、增压、溢流 液位测量、压力测量等使用要求。当液氢容器与泵连接时，还应设置泵回流管路。
6. 17.2设计方法
出现的极端情况。真空绝热管路外管的稳定性校核应符合GB/T150.3的规定
6.17.3管路内介质流速
的设计应控制氢的流速，使其满足安全及使用的
1，4.1 6.17.4.2夹层管路应进行柔性设计，其结构应避免因热胀冷缩、机械颤动或振动等所引起的损坏，必 要时应设置补偿装置， 5.17.4.3夹层管路的管子与内容器管座、管子与管子、管子与管件之间的连接应采用等壁厚、全截面 焊透的对接焊接连接方式，且不应使用带永久性垫板的对接接头。夹层管路不应使用法兰、螺纹等可拆 卸的连接方式以及金属膨胀节和金属软管。 6.17.4.4夹层内的液相管路宜设置液封结构，液封的高度一般不小于3倍管子的内径。 6.17.4.5超压泄放管路应与内容器顶部气相空间直接相通，其入口应设置在内容器顶部气相空间不大 于2%的位置。管路的流通面积应不小于超压泄放装置入口的流通面积，且满足内容器超压泄放的流量 要求。 6.17.4.6充液管路出口端位置的设置，应能最大限度地减少进液时液氢喷入临近的其他气相管路、封 头和内容器内壁。同时，其设计还应符合以下要求： a）对于卧式液氢容器，顶部充液管路在内容器的出口端应设置喷淋装置。喷淋管应至少延伸内容 器长度的80%，喷淋孔的截面积总和应不小于喷淋管的内截面积； 6 对于立式液氢容器，顶部充液管路应位于内容器中心或其附近。在内容器的出口端应设置喷淋 装置。如采用喷淋管的装置，喷淋孔的截面积总和应不小于喷淋管的内截面积； c）底部充液管路需设置防冲挡板或设计成可以防止液体在充装过程中直接喷射到气相空间的结 构。 6.17.4.7出液管路的管径应满足出液流量的要求。出液管路及向离心泵供液的出液管入口宜设置防旋 涡装置。 6.17.4.8增压回路的气相管路应与内容器顶部气相空间直接相通，增压器进液管路中心线的最高点不 应超过额定充满率的10%。 6.17.4.9溢流管路的入口应尽量避开顶部喷淋装置。
6.17.4.9溢流管路的入口应尽量避开顶部喷淋
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量管路的取压口应设置在内容器的顶部，尽可能靠近筒体横向的中心，且应避免其它管口流体对其造成 的冲击和扰动。 6.17.4.11压差式液位测量管路应分别设置气相取压管和液相取压管。气相取压口的设置应按压力测 量管路的取压口要求，也可与压力测量管路的取压口共用。液相取压口应尽可能设置在内容器最低处， 且应避免底部进液、出液时流体对其造成的冲击和扰动。液相取压管路的设计应能将管路内的液体充分 气化，确保测量的压差值的准确性，且不损坏液位测量装置
6.17.5.1外部管路的设计应符合GB/T18442.3—2019中18.10.4的规定。 6.17.5.2当介质中的杂质可能会对阀门功能和性能产生影响时，应考虑在阀门前端设置过滤器。 6.17.5.3溢流口的设计应确保介质不会直接喷出，不应通过直接观察溢流管路流出介质是气态还是液 态的方法来判定是否充满。 6.17.5.4管路设计时应考虑到使用场景的影响。过程使用的液氢容器的管路系统设计由设计委托方负 责并确定，并且所有管路至少应设置一道尽量靠近罐体的阀门。终端使用的液氢容器的管路系统至少应 考虑以下要求： a）充液管路应至少包含三个相互独立并且串联在一起的装置，自罐体向外依次为球阀或截止阀， 紧急切断装置（或等效装置）和装卸接头； b 出液管路应自罐体同外依次设置手动隔离阀（如截止阀或球阀等）和紧急切断装置及第三道限 门或装卸接头； ） 用气管路应至少自罐体向外依次设置手动隔离阀（如截止阀或球阀等）和紧急切断装置： d) 泵进液及回流管路应至少自罐体向外依次设置手动隔离阀（如截止阀或球阀等）和紧急切断装 置； e）增压进液管路应设置手动隔离阀（如截止阀或球阀等）。 6.17.5.5 管路系统在使用现场进行安装时，液氢容器出厂前应至少安装一道尽量靠近罐体的阀门。 6.17.5.6管路上的阀门应注意安装方向。 6.17.5.7所有阀门安装时阀杆宜垂直向上，阀杆最大倾斜角度不大于45°。 6.17.5.8 外部管路与夹层管路之间应采用焊接连接方式。 6.17.5.9 外部管路的管子之间、管子与管件之间应采用焊接连接方式，管路与阀门、仪表等元件的连 接应优先采用焊接连接方式，采用其它连接方式的应确保可靠无泄漏。焊接结构宜采用等壁厚、全截面 焊透的对接接头，不应使用带永久性垫板的结构。 6.17.5.10应采取适当措施，确保控制阀控制用气不被液化。 17511
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冷结霜的管路间保持足够的间距。 17.5.13液氢或冷氢气的出口和排放方向，其周边及可能产生液化空气滴落的地方，应设有防 或警示标志。 17.5.14充液管路、泵进液管路、泵回流管路等管路应使用真空绝热管路，管路上设置的阀门 应采用真空夹套结构。
6.17.5.15直空绝热管路设计时应满足以下要
17.5.15真空绝热管路设计时应满足以下要求： a） 真空绝热管路内管的设计压力应不低于内容器设计压力；外管的设计压力应不小于外管防爆装 置设定的排放压力，设计外压不小于0.1MPa； b 真空绝热管路的设计应与液氢介质特性相适应，充分考虑内管热胀冷缩的影响，必要时应考 设置补偿装置，内管应不使用膨胀节； c 真空绝热管路焊接结构的设计应避免产生过大的应力集中和明显变形； d）真空绝热管路的夹层空间形成独立封闭腔时应设置真空度测量接口和外管防爆装置； e）应设置吹扫置换接口，其位置应满足各段管路内气体的充分吹扫、置换的要求
6. 17.6 氢排气系统
6.17.6.1氢排气系统一般包括排放管路、集中排放管、积水罐、排水管、支架等，其起始于所有可能 排出氢气或液氢的装置出口，并终止于集中排放管的排气口。 6.17.6.2液氢容器的氢排气系统宜独立设置，一般不允许接入高压管、泵和压缩机的高压排放系统， 当接入排放系统时，应进行压降计算，以防止排放系统超压或影响液氢容器的泄放能力。 6.17.6.3氢排气系统应充分考虑排放时产生的背压，其应满足超压泄放装置的稳定性要求，避免引起 超压泄放装置的频繁启闭。 6.17.6.4氢排气系统的设计压力应不低于液氢容器管路系统设计压力与1.03MPa的较大值。当液氢 容器的氢排气系统接入生产装置的总排气系统，其设计压力还应不低于总排气系统的设计压力。 6.17.6.5氢排气系统应能承受自重、地震载荷、风载荷、雪载荷及排放气体的反作用力。 6.17.6.6集中排放管和排放管路的管径应满足泄放量要求，其长度与内径之比应尽可能地小。 6.17.6.7所有可能排出氢气或液氢的管路均应引至集中排放管。 6.17.6.8当多个管路连接到集中排放管上时，应采取措施避免维修或更换阀门时发生氢气回流、泄漏 捷
6.17.6.9应防止冷凝水积聚在超压泄放装置、管路安全阀和手动排气阀等出口处，并应满
a 超压泄放装置在集中排放管的入口位置应不影响相互的安全泄放； b）爆破片装置与集中排放管之间保持足够的间距； c）集中排放管排气出口的设计应能防止雨水或冷凝水从集中排放管自流回排放管路。
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6.17.6.12集中排放管应设计为垂直向上排放，其排气口高度应满足设计文件规定。 6.17.6.13集中排放管的材料应能经受一253℃的低温，并可短时间耐受氢气燃烧，保持不破裂。 6.17.6.14集中排放管不应设置阻火器或可能阻碍氢气流动的部件和任何可能引起冰堵、阻塞管路的 装置。 6.17.6.15排气口不应向下排放或向下引导排气，排气口的设计应能限制雨水、雪和碎屑进入排气口。 6.17.6.16集中排放管底部应设置积水罐及排水管，并定期排水，防止雨、雪等堵塞排水管出口。 6.17.6.17支架的设计应考虑由环境温度到液氢温度的温度急剧变化所引起的冷缩，
7安全附件、仪表和装卸附件
7.1.1安全附件、仪表和装卸附件的设置，除应符合TSG21和本文件的规定外，还应满足设计文件 的要求。 7.1.2安全附件和装卸附件的制造许可和型式试验应符合相应安全技术规范的要求。 7.1.3安全附件包括内容器超压泄放装置、外壳防爆装置、管路安全阀、紧急切断装置及导静电接地 装置等。 7.1.4仪表包括压力测量装置、液位测量装置和真空度测量装置等。 7.1.5 装卸附件包括装卸阀门、装卸接头等。 7.1.6安全附件、仪表和装卸附件与罐体或管路之间的连接可采用焊接连接、法兰连接或螺纹连接等 方式。 7.1.7液氢容器采用带电气控制元件的安全附件、仪表和装卸附件时，应符合电气元件防爆设计的相 关标准的要求。
7.2内容器超压泄放装置
7.2.1内容器超压泄放装置包括全后式安全阀、爆破片装置及组合泄放装置。组合泄放装置包括全后 式安全阀与全启式安全阀的组合、全启式安全阀与爆破片装置的组合。 7.2.2内容器超压泄放装置的设计应符合以下要求：
a 安全阀和爆破片装置应符合相应标准的规定； b 超压泄放装置的入口管设计应满足本文件6.17.4.5条的规定； C 超压泄放装置的出口管应引至氢排气系统： d 选用的爆破片在爆破时应不产生碎片、脱落和火花，应采用材质为S31608的反拱刻槽型爆破 片； e） 能承受容器内部的压力、可能出现的超压及包括液体冲击力在内的动载荷： f）应考虑超压泄放装置的入口压降和出口背压的影响。
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7.2.3内容器超压泄放装置的安装和标记应分别符合GB/T18442.6一2019中4.2.1.4和4.2.1.5的要求。 个及两个以上超压泄放装置。 7.2.5超压泄放装置宜按图2～图4所示设置快速切换装置或互锁装置，以确保任何情况下至少有两 个超压泄放装置与内容器保持连通。 726按图2或图3设置超压放装置时应满足下列要求
2.3内容器超压泄放装置的安装和标记应分 2.4为确保液氢容器安全运行或需要其在连续运行状态下维护或更换超压泄放装置，应设置至少两 及两个以上超压泄放装置。 2.5超压泄放装置宜按图2～图4所示设置快速切换装置或互锁装置，以确保任何情况下至少有两 超压泄放装置与内容器保持连通。 .6按图2或图3设置超压泄放装置时，应满足下列要求： a）主安全阀的整定压力应不大于内容器设计压力，回座压力应不低于整定压力的0.9倍： b 使用安全阀作为辅助泄放装置时，其动作压力应不小于主安全阀的整定压力，且不大于内容器 设计压力的1.1倍； C 使用爆破片装置作为辅助泄放装置时，其在427℃时的设计爆破压力应不大于内容器设计压 力的1.1倍，同时，其在20℃下的设计爆破压力不大于内容器设计压力的1.25倍： d）主安全阀的排放能力应保证内容器在非火灾条件下的超压限度不大于其设计压力的10%，每 个组合泄放装置的总排放能力应保证内容器在火灾条件下的超压限度不大于其设计压力的 21%； e 每一个安全阀或爆破片装置的排放能力均应满足按非火灾条件考虑时内容器的安全泄放要求 每个组合泄放装置的排放能力均应满足按火灾条件考虑时内容器的安全泄放要求。
DB3201T 014-2002 无公害韭菜生产技术规程图2安全阀与安全阀组合设置示意
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7.2.7按图4设置超压泄放装置时，应满足下
图3安全阀与爆破片装置组合设置示意
7按图4设置超压泄放装置时，应满足下列要求： a）安全阀的整定压力应不大于内容器设计压力，回座压力应不低于整定压力的0.9倍； b 爆破片装置在427℃时的设计爆破压力应不大于内容器设计压力的1.1倍QGDW 13093.4-2018 普通配电箱采购标准 第4部分：配电箱 2000A 20kA 专用技术规范)，同时，其在20℃ 下设计爆破压力不大于内容器设计压力的1.25倍； 每一个超压泄放装置的排放能力均应满足按火灾条件考虑时内容器的安全泄放要求
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c）绝热系统结构完好或部分完好，但夹层充满氢，真空已丧失，且外部遭遇火灾或遭遇650℃ 及以上高温； d）绝热系统完全损坏，夹层真空已丧失，且外部遭遇火灾或遭遇650℃及以上高温。 7.2.10设计人员应根据实际条件判明可能发生的各种工况及可能的组合工况，内容器超压泄放装置的 非放能力应能满足7.2.9中的a)、b)、c)各工况发生时的安全泄放要求，但也应充分研究发生7.2.9中极 端工况d）的可能性。