| 标准编号 | GB/T 45161-2024 (GB/T45161-2024) | | 中文名称 | 液氢容器用安全阀技术规范 | | 英文名称 | Technical specification of safety valves for liquid hydrogen vessels | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J16 | | 国际标准分类 | 13.240 | | 字数估计 | 22,287 | | 发布日期 | 2024-12-31 | | 实施日期 | 2025-07-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 45161-2024: 液氢容器用安全阀技术规范
ICS 13.240
CCSJ16
中华人民共和国国家标准
液氢容器用安全阀技术规范
2024-12-31发布
2025-07-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 2
4 技术要求 2
4.1 一般要求 2
4.2 设计要求 2
4.3 性能要求 3
4.4 材料 4
4.5 无损检测 5
5 试验方法 6
5.1 安全提示 6
5.2 标志检查 6
5.3 壳体尺寸检查 6
5.4 材料化学成分 6
5.5 材料力学性能 6
5.6 常温性能试验 6
5.7 液氢温区低温性能试验 7
5.8 防静电试验 9
5.9 清洁度检查 9
5.10 振动和冲击试验 9
5.11 无损检测 9
6 检验规则 10
6.1 检验项目 10
6.2 出厂检验 11
6.3 型式试验 11
7 标志 11
7.1 一般要求 11
7.2 阀体标志 11
7.3 铭牌标志 11
8 涂漆、包装、运输和储存 11
附录A(资料性) 流道尺寸和额定排量计算的工况条件 12
附录B(资料性) 阀门主要零件金属材料牌号 14
参考文献 15
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国机械工业联合会提出。
本文件由全国安全泄压装置标准化技术委员会(SAC/TC503)归口。
本文件起草单位:北京航天动力研究所、合肥通用机械研究院有限公司、通用机械关键核心基础件
创新中心(安徽)有限公司、上海阀门厂股份有限公司、北京航天石化技术装备工程有限公司、永一阀门
集团有限公司、国家特种泵阀工程技术研究中心、张家港富瑞阀门有限公司、罗浮阀门集团有限公司、恒
华阀门有限公司、福建省特种设备检验研究院、浙江省泵阀产品质量检验中心、广东省特种设备检测研
究院、北京航天雷特机电工程有限公司、航天氢能科技有限公司、大连理工大学、浙江石化阀门有限公
司、四川苏克流体控制设备股份有限公司、济南迈克阀门科技有限公司、四川精控阀门制造有限公司、武
汉华科能源环境科技股份有限公司、江苏八方安全设备有限公司、广西鑫晨特种设备检测有限公司、凯
斯通阀门有限公司、厦门旭隆密封件有限公司、浙江三和弹簧有限公司、温州瓯宏密封件有限公司、浙江
富羽阀门制造有限公司、丽水欧意阀门有限公司、东正科技有限公司、立特阀门科技有限公司、中百阀门
有限公司、本兴阀门制造有限公司、浙江博旭新能源科技有限公司、福建长鹰五金有限公司、江苏省埃迪
机电设备实业有限公司。
本文件主要起草人:吴玉珍、王渭、徐双庆、李晓峰、王秋林、王学彬、干爱根、郭善刚、靳伟、李小同、
马君、周志有、张希、陈宗杰、吴蔚峰、刘永胜、丘垂育、兰玉岐、宋学官、李华贵、张道军、杨海宁、冯程、
张传虎、舒远、熊运华、杨跃苗、何剑飞、叶隆、朱可、傅红波、方忠恕、项光武、潘大钧、池岳福、陈金钻、
宋本帅、洪淑岐、李勇健。
液氢容器用安全阀技术规范
1 范围
本文件规定了液氢容器用安全阀的技术要求、试验方法、检验规则、标志、涂漆、包装、运输和储存。
本文件适用于公称尺寸不大于DN200,整定压力不低于0.1MPa,温度不低于-254℃,介质为单
相液氢蒸发气的液氢容器用安全阀(包括弹簧直接载荷式安全阀和先导式安全阀)。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法
GB/T 12224 钢制阀门 一般要求
GB/T 12241 安全阀 一般要求
GB/T 12242 压力释放装置 性能试验方法
GB/T 12243 弹簧直接载荷式安全阀
GB/T 13305 不锈钢中α-相含量测定法
GB/T 22652 阀门密封面堆焊工艺评定
GB/T 24499 氢气、氢能与氢能系统术语
GB/T 24921.1 石化工业用压力释放阀的尺寸确定、选型和安装 第1部分:尺寸的确定和选型
GB/T 26481 工业阀门的逸散性试验
GB/T 26640 阀门壳体最小壁厚尺寸要求规范
GB/T 28778 先导式安全阀
GB/T 29026 低温介质用弹簧直接载荷式安全阀
GB/T 40011 低温先导式安全阀
GB/T 40060 液氢贮存和运输技术要求
GB/T 40079 阀门逸散性试验分类和鉴定程序
HG20202 脱脂工程施工及验收规范
JB/T 6440 阀门铸钢件射线检测
JB/T 6440-2008 阀门铸钢件射线检测
JB/T 6903 阀门锻钢件超声检测
JB/T 6903-2008 阀门锻钢件超声检测
JB/T 7248 阀门用低温钢铸件技术规范
JB/T 7927-2014 阀门铸钢件外观质量要求
JB/T 7928 工业阀门 供货要求
NB/T 47013.2 承压设备无损检测 第2部分:射线检测
NB/T 47013.2-2015 承压设备无损检测 第2部分:射线检测
NB/T 47013.5 承压设备无损检测 第5部分:渗透检测
NB/T 47013.5-2015 承压设备无损检测 第5部分:渗透检测
NB/T 47014 承压设备焊接工艺评定
3 术语和定义
GB/T 12241、GB/T 12242、GB/T 12243、GB/T 24499、GB/T 28778界定的以及下列术语和定义
适用于本文件。
3.1
在常温、规定的液体压力和规定的时间下,承压壳体抗破裂能力的试验。
3.2
设计压力 designpressure
设计时规定的常温下液氢容器用安全阀承压部件所允许承受的最大压力。
3.3
深冷处理 cryogenictreatment
将零件浸没在不高于液氮温度的容器中进行冷却,当零件温度稳定后,保温2h~6h,然后取出并自
然恢复至室温的处理过程。
3.4
A类阀门 valvecategoryA
液氢容器系统中无自动控制阀或排放阀,在液氢容器正常运行期间可能泄放的安全阀。
3.5
B类阀门 valvecategoryB
液氢容器系统中带有自动控制阀或排放阀,在液氢容器正常运行期间不泄放的安全阀。
4 技术要求
4.1 一般要求
4.1.1 液氢容器用安全阀(以下简称安全阀)除应符合本文件的规定外,还应符合 GB/T 12241、
GB/T 12243、GB/T 28778、GB/T 29026、GB/T 40011的要求。
4.1.2 安全阀设计压力的确定应符合GB/T 12224的规定,当某些采用弹性密封结构或内部零件材料
的压力-温度额定值低于阀体材料压力-温度额定值时,应以低值确定设计压力。
4.1.3 安全阀的端部连接应符合GB/T 12241的规定。如需方有特殊要求,可在保证安全阀性能和安
全的情况下按采购技术协议进行设计制造。
4.1.4 装配前所有零件应进行清洗,并按 HG20202的规定的方法进行脱脂、烘干处理,结果符合
HG20202的检验规定。
4.2 设计要求
4.2.1 温度适应性
在预定的压力范围内,在要求的最低温度至65℃之间安全阀应能正常工作。
4.2.2 整定压力
安全阀整定压力应小于或等于其设计压力与超过压力的差(整定压力≤设计压力-超过压力),不宜
超过GB/T 24920-2010附录B和附录C的规定值。
4.2.3 安全阀壳体
4.2.3.1 安全阀应做排液设计以避免液体在阀内的积聚。采购技术协议中另有规定的除外。
4.2.3.2 安全阀壳体应具有足够的强度,保证在强度试验及工作条件下不发生任何有害变形。能长期
承受由于介质压力和温度变化产生的应力,连接管道产生的附加应力,以及操作条件下产生的综合应力
的总载荷。
4.2.3.3 当安全阀排放时,避免在阀体内或者出口处因温度降低出现固体物质积聚而导致故障。
4.2.3.4 壳体厚度应符合GB/T 26640的规定。
4.2.4 导向装置
4.2.4.1 导向装置的设计应保证安全阀正常工作,避免出现大气中水分的沉积、冻结导致故障。
4.2.4.2 导向装置的结构应足够坚固,保证正常搬运和操作时的有效性。
4.2.5 阀瓣与阀座密封
4.2.5.1 阀瓣和阀座密封面应设计成金属对金属或金属对非金属。采用金属对非金属密封时,非金属
密封侧宜设计次级的金属密封结构;非金属密封(如纯PTFE等材料)应有足够的支撑,防止材料冷流
变形导致的密封失效。
4.2.5.2 非金属密封与其阀瓣或阀座连接件应机械固定并锁紧。
4.2.5.3 在阀瓣和阀座密封面上堆焊硬质合金时,应符合GB/T 22652的规定。
4.2.6 防静电
安全阀应设计防静电结构,保证壳体、启闭件和阀杆等各部件间具有导电性,且放电路径最大电阻
不超过5Ω。
4.2.7 振动和冲击
用于移动容器的安全阀,必要时应根据安装容器的要求进行耐振动和抗冲击(跌落)设计,振动和冲
击(跌落)试验后性能应不发生变化。
4.3 性能要求
4.3.1 常温性能要求
4.3.1.1 壳体强度
4.3.1.1.1 壳体强度应符合GB/T 12241和GB/T 28778的规定。
注:本文件中的设计压力对应GB/T 12241和GB/T 28778公称压力。
4.3.1.1.2 液压静强度应满足以下要求:
a) 对于设计压力不大于10MPa的安全阀,壳体的承压部位应能承受4倍设计压力,保持1min
不发生破裂;
b) 对于设计压力大于10MPa的非铸件壳体安全阀,壳体的承压部位应能承受2.25倍设计压
力,保持1min不发生破裂。当2.25倍的设计压力小于40MPa时,按40MPa;
c) 采用螺栓连接的壳体承压部位(如适用),在试验压力超过2倍设计压力时,其连接部位尽管出
现泄漏但能够达到并保持最终试验压力时可被接受,但不准许出现壳体破裂或壳体渗漏/泄漏
的现象。
4.3.1.2 动作性能
安全阀动作性能包括整定压力及其偏差、排放压力、开启高度、启闭压差。
弹簧直接载荷式安全阀的动作性能应符合GB/T 12243的规定;先导式安全阀的动作特性和动作
性能应符合GB/T 28778的规定。
4.3.1.3 密封性能
用氮气作为试验介质时,在规定的时间内应无泄漏;用氦气作为试验介质时,泄漏率不大于
1×10-5Pa·m3/s。需方有特殊要求的按采购技术协议。
4.3.1.4 机械特性
安全阀应有良好的回座密封性,动作过程中应无可视或可听见的卡阻、颤振、抖动或整阀振动;先导
式安全阀还应符合规定的阀门动作特性,如突跳式或调制式。
4.3.1.5 排量
额定排量应不大于试验测定排量的90%。确定尺寸用排量按GB/T 12241、GB/T 24921.1进行计
算,并在计算中考虑附录A所描述的工况。
4.3.1.6 逸散性
检测各连接部位密封性能(阀座密封除外)时,按GB/T 26481规定的吸枪法对各部位分别进行检
测,各部位应无可见(或可检出)泄漏;按GB/T 40079规定的总泄漏率检测方法进行检测时,泄漏率应
不大于1×10-7Pa·m3/s。
4.3.1.7 启闭循环寿命
A类阀门启闭循环寿命至少1000次、B类阀门启闭循环寿命至少20次,在开启-关闭动作过程中
应顺畅无卡阻。
4.3.1.8 启闭循环后的密封性能
启闭试验测试结束后,进行阀座密封性能试验,在相同的规定时间内应无泄漏,或泄漏率不超过启
闭寿命试验前的2倍。
4.3.2 低温性能要求
4.3.2.1 整定压力
低温试验包括液氮温区和液氢温区试验。在试验温度下,对于整定压力小于或等于0.5MPa的安
全阀,整定压力允许偏差为±0.015MPa;整定压力大于0.5MPa的安全阀,整定压力允许偏差为
±3%。
4.3.2.2 密封性能
在规定的密封试验压力和试验温度下,泄漏率不超过0.25cm3/(s·DN)。
4.4 材料
4.4.1 一般要求
4.4.1.1 材料的选用应与氢介质相容。
4.4.1.2 材料应不产生因物理过程和化学反应导致的破坏,如氢脆、应力腐蚀开裂、磨损等。
4.4.1.3 直接与氢介质接触的材料,应满足从额定最低温度至65℃和预期使用压力范围内的正常使用
要求。
4.4.1.4 安全阀内件应选择能避免在液氢环境下因操作引起卡阻、咬合和擦伤等现象的材料,材料的耐
腐蚀性能应不低于承压壳体。
4.4.1.5 未列入国家或行业标准的材料,安全阀制造单位应通过制定内部标准,对化学成分和物理性能
实施控制,以确保材料性能符合要求;应提供材料的氢兼容性试验报告,经需方批准或第三方评价后
应用。
4.4.2 金属材料
4.4.2.1 承压部件所使用的金属材料应选用奥氏体不锈钢。材料的金相组织结构应稳定,防止在液氢
温度下因材料相变引起零件变形,从而影响阀门的低温性能。主要零件推荐金属材料见附录B,或参考
GB/T 24920-2010的附录B和附录C进行选择,材料的低温性能应满足本文件要求。
4.4.2.2 材料的化学成分和力学性能应符合相应标准的规定,直接与氢介质接触的奥氏体不锈钢镍含
量应不低于10%或按采购技术协议要求。锻件、管材、棒材的铁素体测量值应不大于3%,铸件的铁素
体测量值应不大于8%,铁素体含量测定方法按照GB/T 13305的规定进行。
4.4.2.3 承压部件焊接前应按NB/T 47014的规定进行焊接工艺评定。
4.4.2.4 承压部件材料试样以及焊接试样应进行低温冲击试验,采用V型缺口试验件、在-196℃下进
行试验;对于铸造的壳体或承压锻件,应同时浇铸随炉试样或在锻件中取样,并随铸/锻件进行热处理。
1组(3个)标准试样的冲击吸收能量平均值KV2 不小于70J,最多允许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%,侧膨胀值不小于0.76mm。一组(3个)焊接标准试样冲击吸收能量
平均值KV2 不小于47J,侧膨胀值不小于0.53mm。
4.4.2.5 阀座、阀瓣等奥氏体不锈钢零件在精加工前应进行不少于2次的深冷处理。
4.4.2.6 铸件外观质量应符合JB/T 7927-2014中A级要求。
4.4.2.7 阀门铸件的缺陷清除以及补焊修复应符合JB/T 7248的规定,承压件焊接后应进行热处理,并
对补焊处进行100%的射线或超声检测;锻件材料不应补焊处理。如用户有特殊要求,可按采购技术协
议规定执行。
4.4.3 非金属材料
4.4.3.1 非金属材料仅用于密封垫片和阀座/阀瓣密封环,应选用PTFE或PCTFE材质,或在氢环境
下低温性能优于上述材质的非金属材料。
4.4.3.2 未列入国家或行业标准的非金属材料,制造单位应进行必要的试验,验证材料在液氢温区和介
质环境下其性能满足要求;当需方有要求时,应提供材料的氢兼容性试验报告(或见证资料),经买方批
准或第三方评价后方可应用。
4.5 无损检测
4.5.1 一般要求
承压部件应在热处理以及去除氧化皮后进行无损检测,要求如下:
a) 壳体铸件、锻件应进行100%渗透检测及射线或超声检测;
b) 焊接部位,包括对焊阀门的对焊端部应进行100%射线或超声检测。
4.5.2 射线检测
4.5.2.1 射线检测包括承压铸件、对接焊缝和焊接坡口。承压铸件的具体检测部位应符合GB/T 12224
的规定。
4.5.2.2 承压壳体铸件、对焊连接端壳体的连接端部射线检测符合JB/T 6440-2008中1级的规定。
4.5.2.3 承压焊缝(如适用)的射线检测不低于NB/T 47013.2-2015中Ⅰ级的规定。
4.5.3 渗透检测
承压壳体的外表面、可达到的内表面应进行液体渗透检测,检验结果应符合NB/T 47013.5-2015
中Ⅰ级的规定。硬质合金堆焊密封面应进行100%液体渗透检测,不准许有裂纹或其他有害缺陷。
4.5.4 超声检测
锻造壳体、阀瓣、阀座等应进行超声检测,检验结果应符合JB/T 6903-2008中1级的规定。
5 试验方法
5.1 安全提示
5.1.1 进行压力试验前,需要对试验用气体或液体压力系统的安全性进行评估。
5.1.2 进行低温性能试验前,需要对试验介质、试验系统和试验环境的安全性以及试验操作人员的安
全防护进行评估。
5.2 标志检查
目视检查阀体、铭牌标志(如适用),检查内容包括:
a) 壳体表面铸造、锻造或打印的标志内容;
b) 铭牌标志内容。
5.3 壳体尺寸检查
使用计量合格的量具或仪器测量阀门的壳体壁厚和连接端口尺寸。
5.4 材料化学成分
主要承压件材料每批(指同炉号、同制造工艺、同热处理条件)应至少检验一次,检验结果应符合相
应材料标准的规定。
5.5 材料力学性能
5.5.1 承压件材料每批(指同炉号、同制造工艺、同热处理条件)应至少进行一次力学性能检验。
5.5.2 力学性能试验方法和结果应符合相应材料标准的规定。
5.5.3 应按GB/T 229的规定进行低温冲击试验。
5.6 常温性能试验
5.6.1 壳体强度和液压静强度试验
5.6.1.1 壳体强度试验按GB/T 12241规定进行。
5.6.1.2 壳体液压静强度试验在阀门所有试验项目完成后,按进口侧和排放侧分别进行。
5.6.1.3 壳体强度试验和液压静强度试验过程中,应分解移除安全阀的内部零件,并且堵塞安全阀
喉部。
5.6.2 动作性能、机械性能和排量试验
安全阀动作性能、机械性能和排量的试验方法按GB/T 12242的规定。
5.6.3 密封性能试验
5.6.3.1 试验方法按GB/T 12242的规定进行。
5.6.3.2 试验介质为氮气时,应为纯度不低于99.5%的干燥氮气;试验介质为氦气时,气体纯度(体积分
数)不低于97%,泄漏检测设备应为灵敏度不低于1×10-10Pa·m3/s的氦质谱仪,也可用流量计或计
泡法进行泄漏检测。
5.6.3.3 试验压力为GB/T 12243或GB/T 28778规定的密封试验压力、保持压力5min,检测部位为
安全阀出口处。
5.6.4 逸散性试验
5.6.4.1 试验介质为纯度(体积分数)不低于97%的氦气,泄漏检测设备应为灵敏度不低于
1×10-10Pa·m3/s的氦质谱仪,用吸枪法分别对各连接密封处或用总泄漏率检测方法进行泄漏率
检测。
5.6.4.2 弹簧直接载荷式安全阀的试验压力为最大背压力,且不低于0.2MPa;先导式安全阀的试验压
力为90%整定压力或整定压力减去0.035MPa中的较大者。用户有特殊要求的按照采购技术协议。
5.6.5 启闭循环寿命试验
5.6.5.1 按照GB/T 12242的方法进行安全阀开启-回座动作试验,A类阀门应进行至少1000次的开
启-回座动作测试,B类阀门应进行至少20次的开启-回座动作测试,测试过程中不准许对试验样品进行
调整或更换零部件。
5.6.5.2 启闭循环寿命测试结束后按5.6.3的要求进行密封性能测试。
5.7 液氢温区低温性能试验
5.7.1 一般要求
5.7.1.1 低温试验的试验内容包括整定压力和密封性能,低温试验应在常温试验合格后进行。
5.7.1.2 试验前应保证安全阀内清洁,无油脂和水分。
5.7.1.3 试验过程中应监测试验介质或被试安全阀的壳体温度。
5.7.1.4 以液氢蒸发气为试验介质的低温试验宜在液氮温区的试验合格后进行。进行以液氮蒸发气为
试验介质的低温试验时,试验方法按照GB/T 29026规定。
5.7.2 试验系统
试验系统由增压和灌注及排放等管路、液氢介质储存容器和/或试验容器、测量和控制仪表、安全泄
放装置等组成,见图1。试验设备应符合以下要求:
a) 试验容器的承压能力和容积应能保证被试安全阀在其整定压力和超过压力下维持稳定,被试
安全阀的泄放介质温度,与相同压力下液氢饱和温度差不超过30℃;
b) 采用关闭截止阀(全通径)进行被试安全阀的密封性能测试时,从截止阀(全通径)到被试安全
阀之间的容积应不少于10L;
c) 试验系统上应装有两个规格相同的压力表,其中一个表的精度应不低于0.5级,压力表的量程
为安全阀试验压力的1.5~3.0倍,压力表应在检定合格有效期内;
d) 试验系统上应至少安装3个温度传感器,一个处于容器的液氢面以下测量液氢温度,一个处于
试验安全阀入口附近测量液氢蒸发气温度(即介质实际温度),另一个安装于试验安全阀出口。
标引序号说明:
1---注气/排液阀;
2---液氢注入阀;
3---试验容器;
4---安全泄放阀;
5---压力表;
6---截止阀(全通径);
7---被试安全阀;
8---气相温度测点;
9 ---排放气阀;
......
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