TCCGA 20018 液氫液氦空溫式氣化器

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CCGA

中國工業氣體工業協會團體標準

T/CCGA20018—XXXX

液氫、液氦空溫式氣化器

Airtemperaturevaporizerforliquidhydrogen,liquidhelium

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發布XXXX-XX-XX實施

中國工業氣體工業協會發布

T/CCGA20018—XXXX

液氫、液氦空溫式氣化器

1范圍

本文件規定了液氫和液氦空溫式氣化器的結構、基本要求、設計制造要求、檢驗要求、涂裝、標志、

包裝盒運輸。

本文件適用于最大工作壓力不大于100.0MPa、氣化器流量不大于5000Nm3/h，帶內襯結構的終端用

戶液氫和液氦氣化的氣化系統。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T150（所有部分）壓力容器

GB/T3190變形鋁及鋁合金化學成分

GB/T4437.1鋁及鋁合金熱擠壓管第1部分：無縫圓管

GB4962氫氣使用安全技術規程

GB/T6892一般工業用鋁及鋁合金擠壓型材

GB/T6893鋁及鋁合金拉（軋）制無縫管

GB/T7999鋁及鋁合金光電直讀發射光譜分析方法

GB/T13296鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管

GB/T13305不銹鋼中α-相面積含量金相測定法

GB/T14976流體輸送用不銹鋼無縫鋼管

GB/T20801（所有部分）壓力管道規范工業管道

GB/T20801.5壓力管道規范工業管道第5部分：檢驗與試驗

GB/T20975鋁及鋁合金化學分析方法

GB/T29729氫系統安全的基本要求

GB/T38530城鎮液化天然氣（LNG）氣化供氣裝置

GB50235工業金屬管道工程施工規范

GB50236現場設備、工業管道焊接工程施工規范

GB50316工業金屬管道設計規范

TSGD0001壓力管道安全技術監察規程工業管道

NB/T47013承壓設備無損檢測

NB/T47014承壓設備焊接工藝評定

NB/T47018.6承壓設備用焊接材料訂貨技術條件第6部分：鋁及鋁合金焊絲和填充絲

T/CCGA40001液氫

T/CCGA70003氦

HG/T20222鋁及鋁合金焊接技術規程

HG/T20592～20635-2009鋼制管法蘭、墊片和緊固件

JB/T2549鋁制空氣分離設備制造技術規范

JB/T4711球形儲罐形式與基本參數

JB/T6896空氣分離設備表面清潔度

3術語和定義

T/CCGA40001、T/CCGA70003界定的及下列術語和定義適用于本文件。

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T/CCGA20018—XXXX

3.1

空溫式氣化器airvaporizer

以大氣中的熱量作為熱媒來加熱低溫液態氣體，使低溫液態氣體氣化到一定溫度的換熱設備。

4基本規定

4.1一般要求

4.1.1LH2、LHe空溫式氣化器應根據供氣規模、供氣壓力及環境條件進行選型，并應符合當地冬季氣

溫條件下（或最嚴苛的）的使用要求。

4.1.2LH2、LHe經空溫式氣化器后的流量和溫度應能保證后續設備及終端正常工作。

4.1.3空溫式氣化器整體應有足夠的強度，能夠在極端環境溫度、環境濕度、工作壓力、工作溫度下

安全運行，能夠抵御12級大風沖擊和抗8級地震。

4.1.4空溫式氣化器的設計、制造應符合GB4962、JB/T2549、HG/T20222的要求。

4.1.5空溫式氣化器管道設計及制造應符合GB50316、GB50235、GB/T20801、TSGD0001的規定。

4.1.6空溫式氣化器的設計壽命至少為20年。

4.2材料

4.2.1空溫式氣化器承壓材料使用條件應符合下列要求：

a)材料的壓力-溫度等級應符合GB/T20801、GB/T150的規定（材料的選擇應考慮材料的力學性

能、物理性能和工藝性能，以及與介質的相容性）。

b)承壓材料不得采用鑄鐵等低溫狀態下會產生脆性的材料制造。

4.2.2S31608/S31603雙標管的化學成分和室溫下的力學性能分別見表2和表3。

4.2.3空溫式氣化器承壓材料應由表1規定的金屬材料制造，允許采用材料性能不低于表1規定的其

他材料。

表1常用承壓材料

材料牌號標準號

S30408（06Cr19Ni10）

S31603（022Cr17Ni12Mo2）

GB/T14976

S31608(06Cr17Ni12Mo2)

S31608/S31603

不銹鋼無縫鋼管a

S30408（06Cr19Ni10）、

S31603（022Cr17Ni12Mo2）、

GB/T13296

S31608(06Cr17Ni12Mo2)、

S31608/S31603

鋁合金翅片管b3A21、6061、6063-T5GB/T6892，GB/T3190

鋁合金連接件b6061、6063-T5GB/T6892，GB/T3190

3A21、6061、6063-T5GB/T6893，GB/T3190

鋁合金無縫管b

3A21、6061、6063-T5GB/T4437.1，GB/T3190

法蘭

S30408ⅢHG/T20592~20635-2009

法蘭

20Ⅱ、16MnⅡHG/T20592~20635-2009

a）介質為氫時，須采用S31608/S31603的雙標管。（應對液氫用奧氏體型不銹鋼鋼鍛件、鋼管按GB/T13305

進行鐵素體含量測定，鐵素體測量值應不大于3%。與氫接觸的受壓元件用管件，采用冷成型加工時，其成型

后使用鐵素體測量儀測得的鐵素體測量值應不大于5%，當超過5%時應進行固溶處理。受壓元件及與氫接觸的

受壓管路（公稱直徑＞25mm）的液氫用奧氏體型不銹鋼鋼管、鋼鍛件進行化學成分（按爐號）、力學性能（按

爐批號）的驗證性復驗，復驗結果經確認合格后再投料使用。）

b）設計溫度高于65℃時，不應采用含鎂量大于或等于3%的鋁合金。

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表2S31603的化學成分

化學成分（質量分數）/%

統一數字代號

CMnSiCrNiPSMoN

S316030.032.000.7516.0～18.010.0～14.00.0350.0202.00～3.000.10

表3S31608室溫下的力學性能

力學性能

硬度值

規定非比例延規定非比例延

統一數字代號

抗拉強度斷后伸長率

伸強度伸強度HBWHRBHV

Rm/MPaA/%

Rp0.2/MPaRp1.0/MPa

S31608≥205≥260≥520≥40≤217≤95≤220

4.2.4空溫式氣化器用鋁合金材料應符合下列要求：

a）鋁合金材料應符合表A.1的規定，或不低于表A.1規定的其他標準材料的要求，鋁合金材料化學

成分應符合GB/T3190的要求，必要時應按GB/T7999或GB/T20975規定的方法進行分析復驗。

b）鋁合金材料應不低于GB/T6892規定的3A21、3003、6063級別。

c）翅片管厚度還應符合下列要求：

——氣化量不大于3000m3/h的空溫式氣化器主翅片厚度不低于2.1mm、輔翅片厚度不低于1.9mm；

——氣化量大于3000m3/h的空溫式氣化器主翅片厚度不低于2.4mm、輔翅片厚度不低于2.0mm。

e）翅片管直徑不應超過200mm，且單根翅片管上翅片數量不應超過12片，翅片之間夾角不應小

于30°。

4.2.5空溫式氣化器內襯不銹鋼管應符合GB/T13296的奧氏體不銹鋼材料要求。材料性能不應低于

06Cr19Ni10、06Cr17Ni12Mo2、06Cr18Ni11Ti級別，其化學成分應符合C≤0.10%的規定。

4.2.6空溫式氣化器管道法蘭、墊片及緊固件應符合HG/T20592、HG/T20610、HG/T20611、

HG/T20612、HG/T20613、HG/T20615、HG/T20631、HG/T20632、HG/T20633、HG/T20634的要求，

材質不低于不銹鋼06Cr19Ni10，Ⅲ級鍛件。

4.3空溫式氣化器設計

4.3.1空溫式氣化器的設計最低溫度-268℃。

4.3.2LH2、LHe空溫式氣化器內襯承壓管應采用無縫不銹鋼流體管，以保證具有足夠的強度、剛度、

穩定性、耐腐蝕性及產品的絕對安全性。

4.3.3空溫式氣化器的設計額定流量、設計壓力不應小于最大工作條件的1.2倍，且應符合GB/T38530

等規范標準要求。

4.3.4空溫式氣化器的最大壓降不宜大于0.05MPa。

4.3.5空溫式氣化器換熱面積應滿足在設計壓力范圍內最低環境溫度、最大濕度工況下，連續運行時

間不小于6～8h，其額定氣化流量、運行出口溫度應滿足設計使用要求。

4.3.6工作壓力不大于1.6MPa的空溫式氣化器的換熱面積不應低于0.3m2/Nm3，工作壓力大于1.6MPa的

空溫式氣化器的換熱面積不應低于0.35m2/Nm3。

4.3.7空溫式氣化器的臺數應根據所需最大供氣量確定，數量不宜少于2臺，且備用臺數應不宜少于正

常工作的配置臺數。

4.3.8空溫式氣化器選擇切換運行時，切換運行的設計運行時間不應小于氣化器的化霜時間。

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4.3.9空溫式氣化器內襯管與彎管相互之間的連接須采用對接焊。但與設備、閥門的連接，可采用法

蘭或錐管螺紋連接，螺紋連接處應采用聚四氟乙烯薄膜作為填料。

4.3.10空溫式氣化器可在其前后連接管路上安裝溫度變送器或壓力表。

4.3.11氣化器其進口和出口之間管道上若有密閉閥門，則應在密閉閥門之間按低溫管道設計要求

設置相應安全閥。

4.3.12空溫式氣化器入口管路前宜設置止回閥，出口管路上宜設置過濾器；在特殊應用場合應設置緊

急切斷閥，以便及時切斷液源，保證用氣安全。

4.4設計要求

4.4.1空溫式氣化器出口的最低工作溫度不宜低于環境溫度減10℃。

4.4.2管內流速

4.4.2.1管道中的允許最大流速應按最低工作壓力、最高工作溫度時計算。

4.4.2.2管道流速還應滿足限制阻力損失、壓力脈動及機組的其它特殊要求。

4.4.2.3管內介質液相流速不宜超過1.5m/s；氣相工作壓力為0.1～3.0MPa，允許最大流速25m/s；氣

相工作壓力為>3.0～100.0MPa，流速不宜超過5m/s。

5設計制造

5.1一般要求

5.1.1空溫式氣化器由換熱管組（含翅片管、內襯承壓管道）、連接管道、法蘭接口、螺紋接頭、支

腿、吊耳及設備框架等部分組成。

5.1.2空溫式氣化器彎管連接部分以及翅片管與翅片管之間均應采取有效補償措施，確保運行過程中

所產生的熱脹冷縮應力能夠獲得自由補償。

5.1.3使用現場相鄰空溫式氣化器之間的水平凈距不應小于0.8m。

5.1.4空溫式氣化器的支腿和支撐框架應采用耐低溫的材質制作，應有足夠的強度，能夠承受自重、

抵御12級及以下大風和8級地震的要求。

5.1.5空溫式氣化器應設置耐低溫、耐腐蝕的有色金屬材質吊耳，便于吊裝且不易腐蝕。

5.1.6空溫式氣化器的支座、底座等可能接觸LH2、LHe泄漏的部位應采用低溫材料制作或采取措施防

止低溫。

5.1.7空溫式氣化器的支座高度應考慮最大濕度下、長時間運行掉落的冰霜不會影響設備正常使用，

以及還應考慮防止翅片管的工作低溫通過支座傳遞到下方基礎上，導致基礎的破壞。

5.2制造

5.2.1翅片管和不銹鋼承壓管尺寸應符合設計圖樣的要求，表面應光潔，無明顯的缺陷。

5.2.2翅片管內襯不銹鋼承壓管時，不銹鋼承壓管的外表面應與鋁翅片管的內表面應無油污和污垢等，

并保證相互貼合緊密，以免影響傳熱效率。承壓管在貼合過程中，內表面不允許有任何劃傷、起毛現象。

5.2.3彎管制作應在常溫下采用機械彎制方法。管子彎制后，應將內外表面徹底清理干凈，并不得有

裂紋、皺褶明顯缺陷，橢圓度不得大于0.75D（D為管子外徑）；管子彎制后的最小厚度不得小于直管的

設計厚度。

5.2.4Π形彎管的平面度允許偏差和兩平行管段的平行度允許偏差，均不得大于2mm。

5.2.5空溫式氣化器翅片管與框架可采用滿焊工藝焊接牢固，或采用不銹鋼螺栓固定牢固（框架宜用

鋁合金材質）。

5.2.6空溫式氣化器的支腿和底板的焊接應采用滿焊工藝，以保證強度，不允許間斷焊。

5.2.7管道支座和管托應采用耐低溫材料制作，管托長度應滿足位移量的要求。

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5.3焊接

5.3.1空溫式氣化器的材料選擇應保證適配性和可焊性。焊材須有生產廠質量合格證及質量證明文件，

且應符合GB150等有關標準的規定要求。承壓焊縫及與氫接觸的管路承壓焊縫的焊接所用的焊接材料，

生產單位應對其進行復驗，復驗結果經確認合格后方可投料使用，報告存檔備查。

5.3.2空溫式氣化器焊前應按NB/T47014進行焊接工藝評定，焊接應按GB50236的規定。

5.3.3焊接應采用鎢極氬弧焊或熔化極氬弧焊，不得采用氣焊或電弧焊。承壓件焊縫宜采用惰性氣體

保護焊等合適方法焊接。

5.3.4施焊前坡口應采用化學方法或機械方法除去氧化膜，表面清潔度應符合JB/T6896的規定。

5.3.5鋁合金部分的焊絲應選擇純鋁焊絲或鋁硅焊絲，并應符合NB/T47018.6（NB/T47018）的

規定。

5.3.6焊縫經檢驗不合格應進行返修或換管后重新施焊，同一焊縫的返修次數不得超過2次。

6檢驗

6.1外觀

6.1.1空溫式氣化器裝配應正確、牢固、不得有松脫現象。外觀應光潔平整，無毛刺、裂紋和凹痕等

缺陷。翅片管應色澤一致，無明顯的變形及缺陷。

6.1.2翅片管應分布均勻、布局合理，外形美觀，支撐框架應固定牢固，裸管部分應無凹痕、鼓包擦

傷、磨損等缺陷。

6.2壓力試驗

6.2.1空溫式氣化器耐壓試驗和泄漏試驗應在無損檢測合格后進行。

6.2.2空溫式氣化器耐壓試驗可采用液壓試驗或氣壓試驗。奧氏體不銹鋼材質進行水壓試驗時，水中

的氯離子含量不得超過25mg/L，氣壓試驗的試驗介質應為干燥、無油、潔凈的氮氣。

6.2.3以氮氣為試壓介質時，應在水池中采用全浸沒方式進行鼓泡試驗，且應制定一定的安全措施。

6.2.4管道的試驗介質和試驗壓力，應符合表4的規定并出具報告。

6.2.5泄漏試驗應符合GB/T15823附錄C的護罩技術進行檢驗并出具報告。

6.2.6泄漏試驗合格后，必須用不含油的氮氣，以不小于20m/s的流速進行吹掃，直至出口無鐵銹、雜

質、無塵土及其他臟物為合格。

表4承壓管道的試驗介質和試驗壓力

強度試驗

管道設計壓力（MPa）

試驗介質試驗壓力（MPa）

＜0.10.1

氮氣

0.1～3.01.15P

＞3.0水1.5P

注：a）表中P指設計壓力。

b)以氮氣做強度試驗時，應在達到試驗壓力后保壓5min，以無變形、無泄漏、無異響為合格。

c)以水做強度試驗時，應在試驗壓力下保持10min，以無變形、無泄漏、無異響為合格。

6.3無損檢測

6.3.1空溫式氣化器管道對接焊縫、承壓管道的焊縫，包括對接焊和角焊縫等，外觀略高母材，焊縫

寬度一致，焊縫表面應無裂紋、氣孔、夾渣及未焊透等缺陷，焊縫外觀質量符合GB50683中焊縫檢查等

級為I級的要求。

6.3.2焊縫無損檢測應按NB/T47013的規定，所有對接焊縫應進行100%射線檢測，檢測技術等級不低

于AB級，質量等級不低于Ⅱ級，所有角焊縫和T型焊縫應進行100%滲透檢測，質量等級不低于Ⅰ級。

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