国家标准计划《金属材料氢气环境适应性评价 第1部分: 通用规范》由 TC309（全国氢能标准化技术委员会）归口 ，主管部门为国家标准委。

主要起草单位 北京科技大学 、中国标准化研究院等 。

本标准所规范的产品主要包括氢能储运相关设施及所属金属材料。可能包括氢气输送的管道系统、工艺设备、阀门管件、仪器仪表中的金属材料、焊缝、金属组件等，材料产品包括碳钢及合金钢、不锈钢、镍基合金、有色金属等，气体产品包括高中低压纯氢、天然气掺氢、电解水制氢、工业副产氢、含杂质气体的氢气混合物等。

立项必要性： 在我国“碳达峰、碳中和”战略背景下，氢能技术发展迅猛。

氢能储运作为氢能应用链条的关键环节备受关注，管道、储罐、气瓶等是氢气储运的重要载体，也是解决氢能远距离输送、末梢供给或动态存储的重要依托。

欧美发达国家的氢能发展规划中，也将利用长距离氢气管道、现役天然气管网设施相结合的模式作为氢气储运的主要方向。

管道系统涉及管道及储罐等承压结构、压缩机等工艺设备、阀门仪表等附属设施，多以金属材料为主，大规模、高压力工况下金属材料的氢脆风险已成为制约氢气管道储运的瓶颈问题，直接影响工程设施的选材、设计、建造、运行、维护和安全保障。

我国近年来高度重视天然气管道掺氢输送、纯氢管道建设等议题，启动了多项国家级和省部级研究计划，以明确材料氢损伤机制、发展评价体系和实验装备。

相关研究表明，金属材料在管道、阀体、膜片等成型结构，以及焊缝、法兰等连接形式的组织状态、表面状态、应力状态、含缺陷情况等各不相同，导致其氢损伤的形成、发展模式不同；且由于氢气气源的多样性、工程应用场景的复杂性，材料所处的温度、压力、露点、杂质等氢气气质工况不同。

材料研发生产单位关注材料本身的氢相容性，管道等工程运营单位关注结构服役的氢安全性，处于应用场景工况和结构约束下的材料氢适应性，是原材料到工程结构安全性的重要衔接，面向工况的氢适应性评价已经成为氢气储运安全不可或缺的重要环节。

因此，亟待进一步凝聚共识，建立金属材料在氢气储运工况下的适应性评价方法和技术体系，明确表征氢损伤的关键性能指标、关键工况条件、应用安全判据，为工程结构提供设计和运维依据，制定并推广材料氢适应性评价系列标准，支撑氢能技术应用的安全和高质量发展。

立项可行性： 从产业发展情况来看，氢能技术正处于快速发展阶段，全球范围内的氢能储运和应用需求不断增长。

管道输送是目前实现氢能大规模、长距离、低成本运输的可行途径，利用在役天然气管网进行掺氢输送是目前国际上普遍认可的发展趋势。

作为氢能设施的核心材料，金属材料在氢气服役环境下的适应性评价标准是产业发展的重要技术保障。

本标准的制定，紧密围绕氢能产业链关键环节，符合行业发展趋势和需求。

氢气环境中金属材料容易发生氢脆、氢致开裂等现象，导致管道材料、焊缝、阀门中的阀体、仪器仪表、法兰以及储氢气瓶结构件失效的风险，甚至诱发脆性断裂而引发安全事故，氢气介质条件、金属材料服役状态对氢损伤的影响、评价方法、指标体系亟待形成共识和标准规范，行业关注度高、参与积极性强。

从经济性角度，《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》要求统筹推进氢能“制储输用”全链条发展，随着制氢成本大幅下降，氢能储运已经成为氢能产业链发展的关键，现有的氢能储运成本在氢气终端消费成本中占到40-50%。

氢能储运面临成本高、基础设施薄弱等制约，充分发挥管道输送输量大、能耗小和成本低等优势，实现氢气高密度、长距离经济高效输送是大幅降低氢能产业链成本、支撑氢能大规模和多场景应用的最优路径。

在技术成熟度方面，金属材料本身的氢脆研究、氢脆敏感性测试技术的发展，从材料本体层面奠定了氢环境适应性的理论基础；压力容器、管道结构的完整性评价、含缺陷结构的合于使用评价等方法和技术的发展，从工程结构层面为氢适应性评价提供了应用范围和工况场景；在石油、化工、航天等领域的适应性评价（Fitness for Service Assessment）相关案例和标准，为氢适应性评价提供了良好的可借鉴经验；同时，已经开展多年的各项纯氢、掺氢管道适用性研究项目，为标准的制定奠定了良好的数据基础。

例如，慢应变速率拉伸（SSRT）已经被广泛接受作为氢相容性测试的主要方法，国内外相关标准已广泛应用。

断裂韧性测试和疲劳测试，是目前开展材料氢适应性评估的常用力学测试技术，结合对氢气服役工况下特定条件，如气体环境、载荷模式、冶金状态等，能够形成有效评价手段。

同时，现有氢气储运工程实践中，材料选型和评价的标准缺位问题突出，限制了氢能相关设施安全性和可靠性的科学评定。

基于目前国内外已发布压力容器适应性评价的相关标准，结合金属材料在氢气工况下的损伤发展特点，能够针对系列场景形成适应性评价体系。

本项目依托现有研究基础和条件，包括成熟的材料测试平台、相关领域的技术积累以及多学科交叉的研究团队，特别是氢脆机理、材料测试技术和工程应用的研究成果，为标准的制定提供了可靠技术支撑和专家团队组织优势。

从实施效益角度，标准的制定和推广将进一步优化选材和工程设计，降低产业链成本；显著提升氢能设施的可靠性和使用寿命，增强公众对氢能技术安全性的信任；推动氢能的广泛应用，助力实现清洁能源转型和双碳目标。

综上所述，本项目具有良好的技术基础和产业需求支撑，标准的实施不仅可行且将带来显著的经济、社会和生态效益，具备广泛的推广应用前景。

作为系列标准，金属材料的氢气工况适应性评价，主要用于指导氢能储运相关设施中金属材料的适应性评价。其场景适用范围包括氢气输送的管道系统、工艺设备、阀门管件、仪器仪表中的金属材料、焊缝、金属组件等，材料适用范围包括碳钢及合金钢、不锈钢、镍基合金、有色金属等，工况适用范围包括高中低压纯氢、天然气掺氢、电解水制氢、工业副产氢、含杂质气体的氢气混合物等。 金属材料氢气工况适应性评价 第1部分 钢制管道材料，主要技术内容围绕管道这一常用储运结构，以管道形态的管线钢为评价对象，以纯氢气或含杂质气体的氢气混合物为气质对象，以管道所承受的载荷和服役环境为工况对象，提出管线钢材料适应性的评价方法和关键判别指标。依据场景，提供三种评价路线，分别是基于规范化指标的评价（A方法），基于氢环境适应性或氢脆敏感性测试的评价（B方法），基于氢环境下断裂力学测试的方法。可利用基于规范化指标的方法（A方法），基于管线钢材质特点，直接评价管材适应性。不符合A方法评价范围或不满足A方法中规定的限值时，采用基于氢环境适应性或氢脆敏感性测试的评价（B方法），评判氢适应性。根据管道设计、建设、运维等不同场景需要，采用基于氢环境断裂力学测试的方法，面向含氢气体管道的服役安全评估进行材料适应性评价。