陳偉鋒，尚娟，邢百匯，魏皓天，顧超華，花爭立

（浙江大學化工機械研究所，浙江 杭州 310027）

2020 年12 月召開的中央經(jīng)濟工作會議，明確提出了“我國二氧化碳排放力爭2030 年前達到峰值，力爭2060 年前實現(xiàn)碳中和”的宏偉目標。有專家指出，氫能是實現(xiàn)該目標的重要途徑之一。氫能具有清潔環(huán)保、來源多樣、利用高效等諸多優(yōu)點，正進入快速發(fā)展期。安全經(jīng)濟輸運是氫能發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)之一。我國天然氣管網(wǎng)比較完善，管道規(guī)模大，分布范圍廣，向已有的天然氣管網(wǎng)摻入氫氣，有利于實現(xiàn)氫能的大規(guī)模輸送與應用。

天然氣管網(wǎng)的安全可摻氫比例是目前發(fā)展摻氫天然氣管道輸送技術有待攻克的關鍵問題之一。不少觀點認為，當天然氣中摻氫比例小于10%（體積分數(shù)，下同）時可直接通過天然氣管網(wǎng)安全輸送，無需加以驗證。然而，現(xiàn)有的研究成果并不能支撐該觀點，形成這樣的結論為時尚早。本文從3個方面詳細闡述該結論不成立的理由。

1 管網(wǎng)系統(tǒng)摻氫適應性

1.1 管網(wǎng)材料氫相容性分析

天然氣管網(wǎng)摻氫面臨的主要安全問題即高壓材料氫脆，材料長期處于高壓臨氫環(huán)境中易發(fā)生韌性減損、疲勞裂紋擴展速率加快、斷裂韌性降低等性能劣化現(xiàn)象，更有甚者引發(fā)管道過早失效，危及管網(wǎng)運行安全。摻氫天然氣在實際輸運過程中工況較為復雜，且混氫環(huán)境下，材料氫脆影響因素較多，其與摻氫比、摻氫天然氣成分、應力狀態(tài)、管網(wǎng)原始狀態(tài)等均相關，因此不能單從摻氫比出發(fā)界定是否可以安全摻氫。

1.1.1 摻氫比對氫脆影響

氫氣的摻入易導致管網(wǎng)材料力學性能如斷裂韌性和疲勞性能顯著下降，氫氣會加快裂紋擴展速率，降低疲勞壽命，影響程度與摻氫比相關。國內(nèi)浙江大學在總壓為12MPa，摻氫比例為0、5%、10%、20%、50%的模擬摻氫天然氣環(huán)境中對國產(chǎn)X80 管線鋼進行了疲勞裂紋擴展速率（FCGR）試驗，試驗結果（見圖1）表明，氫氣的摻入對國產(chǎn)X80管線鋼的疲勞裂紋擴展速率影響很大，使其較氮氣中的疲勞裂紋擴展速率提高了一個數(shù)量級，導致含氫氣輸送管道的疲勞壽命大幅降低，且當摻氫比從0提高至10%過程中，管道材料氫脆敏感指數(shù)從1提高至26.4；即使摻氫5%的情況下，疲勞裂紋擴展速率已出現(xiàn)較為明顯的加快，隨著摻氫比例的增加，疲勞裂紋擴展速率加快程度繼續(xù)上升，但上升速率趨緩；微觀分析表明氫氣摻入后，材料的斷裂模式由氮氣環(huán)境中的韌性斷裂轉變?yōu)榇嘈詳嗔?。付國強研究煤制天然氣中氫氣對X80 管線鋼力學性能影響，其結果表明當混入5%H和2%CO時，腐蝕疲勞壽命下降嚴重，循環(huán)次數(shù)遠小于驗收設定值。國外相關機構針對管線鋼與氫相容性進行了斷裂韌度、小孔沖擊等試驗研究，同樣發(fā)現(xiàn)摻氫比例較低的模擬摻氫天然氣對不同管線鋼力學性能的劣化影響也很明顯，并且對管材的劣化特點與純氫有相似之處。因此，對管道輸送摻氫天然氣的應用不能因摻氫比例較小而放松，應結合管道的工作壓力、摻氫比、壓力波動范圍等條件，通過完整的適用性評價來判斷天然氣管道是否具有輸送摻氫天然氣的可能。

圖1 X80管線鋼在模擬摻氫天然氣環(huán)境中的疲勞裂紋擴展速率曲線[3]

1.1.2 摻氫天然氣成分對氫脆影響

摻氫天然氣組分復雜，除甲烷、氫氣外，還包含水、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫等。目前研究顯示天然氣中的部分組分會加劇或抑制材料氫脆，Holbrook等研究顯示O可抑制疲勞裂紋擴展速率，但在混氫天然氣中，加入氧氣，易引起安全事故。摻氫天然氣中的HS成分需嚴格控制，尤其是在高壓輸送管道之中，HS 分壓越高，滲氫速度越快，加快材料氫脆；與此同時還需注意天然氣中水蒸氣含量，水分子和混合氣體中HS 及CO結合，形成酸性環(huán)境，增加材料表面氫原子濃度以及氫侵入量。關于其他氣體介質(zhì)對氫脆的作用影響還有待深入探究，從試驗的方法角度看，有必要在真實摻氫環(huán)境下開展材料力學性能試驗，但由于采用真實摻氫天然氣試驗難度大，相關危險性高，目前國外材料摻氫環(huán)境下力學性能試驗絕大部分均采用模擬天然氣即利用惰性氣體代替天然氣開展，這樣結果顯然無法真實還原管材在服役過程中的力學性能?；谏鲜銮闆r，浙江大學在0.4MPa 真實摻氫天然氣中開展了20鋼疲勞裂紋擴展速率試驗和斷裂韌度試驗，試驗結果如圖2所示，發(fā)現(xiàn)20鋼在真實摻氫天然氣中的疲勞性能和斷裂韌性劣化明顯嚴重于天然氣環(huán)境甚至是純氫環(huán)境。進一步研究表明，天然氣中二氧化碳與氫的聯(lián)合作用使得材料出現(xiàn)上述劣化。由于不同來源的天然氣組分具有較大差異，這會導致在不同區(qū)域摻氫后對管網(wǎng)的劣化程度存在差別，因此不能簡單套用個別特定工況下獲得的數(shù)據(jù)而大范圍推廣。

圖2 20#鋼在真實摻氫天然氣環(huán)境中力學性能原位測試結果

1.1.3 應力狀態(tài)對氫脆影響

天然氣管網(wǎng)服役過程中受到壓力、自重、溫度、地震、設備振動、閥門啟閉等作用，應力狀態(tài)復雜；當處于摻氫環(huán)境中，內(nèi)外應力、殘余應力等共同作用將會加速材料氫脆。關于應力對氫脆影響，Holbrook和Cialone等研究了應力比在氫氣和氮氣環(huán)境下對材料FCGR影響，結果表明氫氣環(huán)境下，當應力比為0.1～0.4 時，F(xiàn)CGR 基本沒有變化；當應力比超過0.4時，疲勞裂紋的增長速率明顯快于氮氣環(huán)境，斷裂韌度明顯下降。其他研究表明管線鋼FCGR測試與環(huán)境和應力狀態(tài)相關，在實際管線系統(tǒng)中，由于壓縮站或其他行為會導致壓力頻繁波動，尤其是當應力比值超過0.5時，第二階疲勞裂紋敏感性增加。

1.1.4 管網(wǎng)原始狀態(tài)對氫脆影響

Haeseldonckx 等研究發(fā)現(xiàn)摻氫天然氣管網(wǎng)材料氫脆與管道服役狀況有關，若管材出現(xiàn)疲勞損傷和疲勞微裂紋，將促進氫原子在局部的偏聚，已有研究表明，氫原子易在應力集中、缺陷處偏聚，造成局部氫損壞加劇，最終增加局部失效的概率。天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)服役狀況不同，導致天然氣管道缺陷、壁厚腐蝕減薄量、承壓狀況及剩余壽命等均不相同，如果此時盲目摻入氫氣，加上危險因素綜合作用，會導致管道加速失效。Bae和Thanh等分別開展了10MPa 氫氣環(huán)境下、低氫含量（體積分數(shù)1%）下X70 管線鋼力學性能試驗，研究發(fā)現(xiàn)含缺陷試樣的機械性能顯著下降，缺口抗拉強度明顯降低。有研究表明天然氣管道服役期間存在裂紋缺陷，且在動態(tài)載荷和氫氣共同作用下，氫脆加劇同時管道壽命將會降低20%～50%。黃明等指出在現(xiàn)役天然氣管網(wǎng)里摻氫，需加強對管道損傷、裂紋探查，進行相應缺陷檢測，必要時對其進行修復。因此，在對天然氣管網(wǎng)混氫之前，需根據(jù)管網(wǎng)服役時間對管道進行風險性綜合評估，對最危險的區(qū)域進行可靠性評價，預測管道剩余壽命，根據(jù)管道服役評定結果并結合實際運行工況，確定合理摻氫比，從而保證管網(wǎng)安全有效運行。

1.2 管網(wǎng)設備摻氫適應性

除管材外，天然氣管網(wǎng)中不同設備的摻氫適應性也不容忽視。在不對現(xiàn)有天然氣管輸系統(tǒng)改造的前提下，摻氫比例上限取決于系統(tǒng)中摻氫適應性最差的部件。國際能源署（IEA）報告中提供了現(xiàn)有不同設備可適應的摻氫比例上限（見圖3），家用燃氣器具和鍋爐摻氫適應性良好，可接受的摻氫比例最高達30%，而現(xiàn)有管網(wǎng)中已安裝的燃氣輪機和發(fā)動機的控制系統(tǒng)及密封性無法適應高濃度氫氣，摻氫比例需分別低于5%和2%。除此之外，氫氣還會影響天然氣管道輸送用計量設施的計量精度，意大利研究人員認為當天然氣中摻氫比例≥5%時，計量設施就需要更換或改進；Jacek 和Adrian針對計量設施在不同摻氫比例下開展相關研究，結果表明氫氣體積分數(shù)低于5%，絕大部分計量儀表滿足MPE（the initial permissible maximum error）極限誤差要求，偶爾會出現(xiàn)MPE值超標，并不嚴重；當含氫量超過10%，儀表誤差明顯超過MPE值。法國天然氣輸送系統(tǒng)運營商研究結果表明，其管網(wǎng)中最大摻氫比例為6%，除了終端敏感設備外其管線中存儲設施最多容納2%比例的氫氣，同時研究進一步指出，當管網(wǎng)和下游設備適應氫氣后，摻氫比例方可達到10%，且摻氫比例需與整個管網(wǎng)設備相匹配。以上可看出，摻氫天然氣管道輸送系統(tǒng)可摻氫比例評估需對系統(tǒng)中的所有設備進行摻氫適應性分析，管網(wǎng)范圍越大，與管道相連的設備越多，對安全摻氫比的要求可能越嚴格。

圖3 現(xiàn)有不同設備可適應的摻氫比例上限[20]

2 示范項目摻氫比探討

迄今為止，許多國家開展了摻氫天然氣管道輸送系統(tǒng)應用示范項目，研究了天然氣管道系統(tǒng)中摻入不同比例氫氣后輸送以及終端應用等的安全性。盡管摻氫天然氣管道輸送示范項目較多，國際上對于天然氣管道系統(tǒng)中可摻氫比例仍未形成一致結論。

2.1 現(xiàn)有示范項目

“NaturalHy”項目研究了將氫氣注入天然氣高壓輸送管線，并通過分配管網(wǎng)輸送至最終用戶的可行條件。結果表明，在現(xiàn)有管道和終端設備改造較小的情況下，摻混相對低體積分數(shù)（＜5%～15%）的氫氣似乎是可行的，而更高的摻混濃度將會增加風險且需要對設備進行調(diào)整；研究指出管網(wǎng)中摻氫比例取決于管網(wǎng)設備類型以及當?shù)靥烊粴夥峙錀l件；項目研究了摻氫后可能面臨的風險，即管道故障頻率、點火概率、火災或爆炸嚴重性等，研究顯示在20%的摻氫比下，爆炸頻率增加且高達2 倍；氫氣的摻入改變了設備運行的可靠性和安全性，目前所有終端設備用途對象均是天然氣，尚未考慮設備的氫氣適應性；該項目中燃燒器最大摻氫比例為12%，新建管道摻氫比例上限為10%，考慮現(xiàn)役管道材料的耐久性（材料失效行為、性能演化、服役狀況、腐蝕狀況以及抗爆性等）則降至6%，壓縮天然氣（CNG）儲罐最大摻氫比2%；該項目關于整個管網(wǎng)系統(tǒng)的允許安全摻氫比并沒有明確給出；最后還指出，天然氣管網(wǎng)摻氫的可行性評估應因地點而異，合適的摻氫比例會因管網(wǎng)系統(tǒng)和天然氣組分的不同而發(fā)生重大變化，因此必須具體情況具體分析。

“Sustainable Ameland”項目開展了將氫氣（摻氫比例為5%～20%）摻入荷蘭當?shù)氐蜔嶂堤烊粴夤芫W(wǎng)供14 戶普通家庭使用的研究和示范。在三年多的示范周期內(nèi)，管道運行及終端應用未出現(xiàn)安全問題，但具體配送管線及附件、家用炊具等與示范摻氫天然氣的兼容性資料未披露。

“HyDeploy”項目包括試驗研究和示范工作兩個階段。前期試驗研究工作表明，在摻氫比例為20%的摻氫天然氣條件下，家用燃氣用具和配送管道使用性能良好，而現(xiàn)有氣體探測器易受氫氣干擾無法保證測量準確度，需另開發(fā)新型可在摻氫天然氣環(huán)境下工作的氣體探測器。示范階段向基爾大學專用天然氣管網(wǎng)和英國北部天然氣管網(wǎng)注入20%比例的氫氣，為住宅、教學樓、企業(yè)等供氣，目前該階段正在進行中，還未形成現(xiàn)場管道系統(tǒng)摻氫及服役運行經(jīng)驗。除上述項目外，澳大利亞、德國、意大利等國家也開展了相關應用示范項目，摻氫比例從2%～20%均有涉及，但尚未公開研究成果和示范經(jīng)驗等資料。

2.2 示范項目存在的不足

目前，現(xiàn)示范項目均存在一定局限或不足。首先，大部分項目摻氫研究對象是局部短距離管網(wǎng)，并沒有將相關設備尤其是工業(yè)設備納入其中，如德國規(guī)定其摻氫上限為10%，當下游管網(wǎng)連接加氣站時，摻氫比例下降至2%，現(xiàn)有項目有待完善，試點范圍需包含整個管網(wǎng)系統(tǒng)及其運行的工業(yè)設備；但目前許多工業(yè)設備還無法接受較高的摻氫水平，諸如老式天然氣發(fā)動機，混氫最高含量2%～10%，燃氣輪機極限混氫比例不得超過2%，許多經(jīng)認證的設備摻氫含量低于5%。其次，現(xiàn)有摻氫示范項目缺乏更大規(guī)模的耐久性試驗，包括工業(yè)設備的耐久性試驗，尤其是在工業(yè)應用中，摻氫比例需慎重對待，工業(yè)發(fā)動機、燃氣渦輪機等對氫氣較為敏感，其正常運行受氫氣濃度影響較大。天然氣基礎設施較為復雜，管網(wǎng)分為輸送管網(wǎng)和配送管網(wǎng)，且運行工況存在差異性，一些示范項目中管網(wǎng)經(jīng)過升級改造，與現(xiàn)有在役管網(wǎng)存在一定差異，未充分考慮天然氣管網(wǎng)服役狀況對摻氫比例的影響；最后各國管網(wǎng)設計參考標準規(guī)范不一，管道承受的摻氫比例存在明顯差異。

目前示范項目進行的大多是短期應用示范，而材料氫脆損傷是一個緩慢積累的過程，有可能導致?lián)綒涮烊粴夤茌斚到y(tǒng)在短期運行期間未發(fā)生明顯異常，但這不能確保管道在之后的長期運行期間也不會發(fā)生材料失效引發(fā)的管道、設備等結構性破壞或氣體泄漏、燃燒、爆炸等惡性事故。因此摻氫之前需對現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)輸送系統(tǒng)進行全面的可行性評估，且可行性評估過程相關因素較多，需綜合考慮在役天然氣管道及配件、設備、天然氣成分、氫分壓、地理環(huán)境、服役歷史等多方面因素的影響，不能一概而論，需逐案分析。應用示范是摻氫天然氣管輸系統(tǒng)可行性短期驗證的有效途徑，但系統(tǒng)全面地開展管道輸送摻氫天然氣可行性研究仍是摻氫天然氣管道輸送長期化和規(guī)?；l(fā)展不可或缺的首要條件。且我國天然氣長輸管網(wǎng)輸送距離長，覆蓋范圍廣，工況差別大，需針對我國國情具體研究摻氫天然氣管道輸送系統(tǒng)的安全摻氫比例，切不可盲目照搬國外研究成果。

3 標準規(guī)范

目前，國際上尚未出臺摻氫天然氣管道輸送系統(tǒng)專用的標準規(guī)范，各國天然氣氣體質(zhì)量規(guī)范中可允許的最大摻氫比例也各不相同，詳見圖4（特殊工況分別為：德國，未與管網(wǎng)連接的壓縮天然氣加氣站；立陶宛，壓力大于1.6MPa 的天然氣管道；荷蘭，高熱值煤氣），大多數(shù)國家和地區(qū)設置的摻氫比例不超過2%，少數(shù)設定為4%～6%，德國雖然規(guī)定上限為10%，但如果壓縮天然氣加氣站連接到管網(wǎng)，則該比例大幅下調(diào)至2%以下。我國目前缺乏專門針對氫氣管道的標準，我國天然氣管道輸送相關的標準規(guī)范《煤制合成天然氣》（GB/T 33445—2017）《進入天然氣長輸管道的氣體質(zhì)量要求》（GB/T 37124—2018）中，分別規(guī)定了混合氣體中氫氣比例上限不超過5%和3%；兩標準分別針對煤制合成天然氣和天然氣管網(wǎng)，考慮到天然氣/煤制天然氣生產(chǎn)過程中有氫氣，諸如焦爐煤氣中氫體積分數(shù)約50%、甲烷約30%，且氫氣含量作為一項重要技術指標，需嚴格控制，達到控制和保證天然氣/合成天然管網(wǎng)輸運安全?？梢钥闯觯鲊鴮μ烊粴庵袣錃夂恳筝^為嚴格，即便是開展了摻氫天然氣管道輸送相關示范和研發(fā)工作的國家，對天然氣中可摻氫比例依然相當謹慎，相關標準中規(guī)定的摻氫比例上限都未超過10%。

圖4 部分國家和地區(qū)對天然氣中摻氫比例上限的要求[20,30]

對于氫能管道系統(tǒng)標準規(guī)范，有兩項國際標準關注度較高，分別是美國機械工程師協(xié)會的Hydrogen Piping and Pipelines（ASME B31.12—2019）和歐洲壓縮氣體協(xié)會的Hydrogen Pipeline Systems[CGA G-5.6—2005(Reaffirmed 2013)]，此兩項標準規(guī)范出發(fā)點主要是針對氫氣系統(tǒng)，輸送介質(zhì)主要是氫氣。

ASME B31.12包括通用要求、工業(yè)管道、管線和附錄4個部分，其中管線部分適用于氫氣、氫氣混合物和液氫的長輸管道、分輸管道及服務管道系統(tǒng)。該部分對適用的輸送介質(zhì)指標除包括壓力、溫度和水蒸氣含量外，還包括氣體中氫含量。該標準主要適用對象是氫氣系統(tǒng)，其適應范圍中明確指出含氫比例大于10%的氣體，然而目前業(yè)界出現(xiàn)對標準的一些誤讀，認為在現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)中摻入10%的氫氣是安全的，且無需對材料、管網(wǎng)設備以及配件等進行氫安全評定，然而事實并非如此。ASME B31.12規(guī)定了氫比例不小于10%的輸氫管網(wǎng)基本要求，并不代表當摻氫比例不超過10%時不需要執(zhí)行特殊要求和考慮。由于摻氫天然氣輸送是近年來快速發(fā)展的技術，所以ASME B31.12重點關注了氫氣比例較高的氣體輸送。從前述的材料氫損傷特性隨摻氫比例的演化特性來看，當氫體積分數(shù)小于10%時（例如5%），材料疲勞裂紋擴展速率等出現(xiàn)了顯著加快，因此輸送管線應該執(zhí)行特別的要求。參照ASME B31.12的相關內(nèi)容，諸如在管道設計上，為降低材料氫脆帶來的管道失效風險，該標準采取了提高管道壁厚或降低設計壓力等措施。在未對管材進行氫相容性評價或不滿足該評價的情況下，摻氫天然氣管道壁厚設計系數(shù)不可采用天然氣管道設計系數(shù)進行設計計算，加上材料性能系數(shù)的影響，導致一級地區(qū)摻氫天然氣管道壁厚較設計壓力相同的天然氣管道增大了1.44～2.65 倍。不可否定的是，輸送相同壓力的氣體介質(zhì)時，摻氫天然氣管道壁厚可能與天然氣管道壁厚相同，但材料需滿足氫相容性評價，如按相關標準要求在摻氫天然氣環(huán)境中測量材料的臨界應力強度因子KIH，確保其不得低于55MPa·m，并大于依據(jù)疲勞裂紋擴展速率計算得到的表面裂紋最大啟裂系數(shù)KIA等。由此看來，評估現(xiàn)役天然氣管道摻氫可行性的重要一環(huán)就是對管材進行氫相容性評價，分析該管道在既定管道壁厚或工作壓力下輸送摻氫天然氣的安全性。

CGA G-5.6適用于氫氣和氫氣混合物的輸送管道和配送管道系統(tǒng)，對于適用的輸送介質(zhì)指標除包括壓力、溫度、水蒸氣和二氧化碳含量外，還特別指出氣體中摻氫比例須大于10%，或摻氫比例小于10%且CO 含量超過200μL/L。值得一提的是，CGA G-5.6 適用于摻氫分數(shù)小于10%的摻氫管道（但CO 含量須大于200μL/L），對于一般摻氫天然氣而言CO 含量大于200μL/L，因而當摻氫比例小于10%時，CGA G-5.6標準是適用的?；谠摌藴手胁糠謨?nèi)容的解讀，認為鋼級為X52及以下的管道可直接用于輸送摻氫比例小于10%的摻氫天然氣的觀點較為熱門，這既忽略了該標準對管道系統(tǒng)詳細的討論和安全控制要求（如管道表面狀態(tài)、焊接技術要求等），又沒有注意到這是針對新建管道的選材而提出的，也未注意到氫分壓、天然氣成分等對材料氫脆程度及管道允許的最大摻氫比的影響；標準中明確要求現(xiàn)役管道轉化為氫能管道需滿足安全控制等相關要求。以偏概全地認為，當天然氣中摻氫比例小于10%時，則可利用現(xiàn)役或新建天然氣管道直接安全輸送摻氫天然氣是不正確的。

其他標準及規(guī)則也對摻氫比進行了相應規(guī)范說明，如DVGW G262中規(guī)定摻氫比不超過10%，其前提條件為天然氣管網(wǎng)下游沒有連接氫氣敏感設備。The UNECE Regulation 110和DIN 51624規(guī)定了最高2%的氫氣閾值，即當天然氣加氣站連接至天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)時，允許的氫氣摻入比不得超過2%，同時如果測量系統(tǒng)中氫含量未經(jīng)安全校準，摻氫比例不得超過0.2%，這些法規(guī)通?；谔烊粴夤?guī)范或管網(wǎng)系統(tǒng)最敏感設備的摻氫比來確定。

4 結語

針對天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)安全摻氫比問題，從管網(wǎng)材料、相關設備設施、已有示范項目以及標準規(guī)范展開，基于現(xiàn)有的基礎數(shù)據(jù)積累以及示范項目運行情況，可以得出：①天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)安全摻氫比方面，管網(wǎng)系統(tǒng)各部件耐氫性不一，設備氫適應性相對于管道氫適應性較差，不同管網(wǎng)初始狀態(tài)也差異較大，因此目前較難提出具有廣泛適用性的安全摻氫比例；②對于中高壓長輸管線，壓力和應力水平高，摻氫后斷裂韌度降低、疲勞裂紋擴展速率加快，管道壽命降低，例如X80 管線鋼在5%摻氫條件下疲勞裂紋擴展速率明顯增加；③對于分輸管線，盡管壓力和應力水平相對較低，但已有試驗表明，對于分輸管線用鋼，CO和H聯(lián)合作用可能加速劣化，應加強摻氫天然氣組分對材料氫脆影響的研究；④對于管網(wǎng)服役狀況，隨著管網(wǎng)運行時間累計，管網(wǎng)中微缺陷逐步累積，在摻氫環(huán)境以及壓力波動共同作用下，損傷程度可能顯著加速，引起管道壽命降低；⑤非金屬管道不會發(fā)生氫脆，可承受較高的摻氫比例，但其存在滲漏問題，當摻氫比達到10%時，氫氣在聚乙烯管道中滲透系數(shù)是甲烷滲透系數(shù)的4～5倍，且氫氣滲透量隨著管網(wǎng)摻氫比增加而增加。

目前國內(nèi)關于天然氣管網(wǎng)安全摻氫比方面的研究項目較少，且摻氫天然氣環(huán)境中的管線鋼力學性能數(shù)據(jù)較為缺乏，特別是天然氣中復雜組分對管材氫損傷的影響等，需繼續(xù)加強研究，為管網(wǎng)的安全運行提供技術支撐。與此同時，加快推動摻氫天然氣項目的示范運行，不斷積累示范應用經(jīng)驗，制定完善相關技術標準體系，促進摻氫天然氣管道輸送系統(tǒng)規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化、市場化發(fā)展。