TCCGA 20018 液氢液氦空温式气化器

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CCGA

中国工业气体工业协会团体标准

T/CCGA20018—XXXX

液氢、液氦空温式气化器

Airtemperaturevaporizerforliquidhydrogen,liquidhelium

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国工业气体工业协会发布

T/CCGA20018—XXXX

液氢、液氦空温式气化器

1范围

本文件规定了液氢和液氦空温式气化器的结构、基本要求、设计制造要求、检验要求、涂装、标志、

包装盒运输。

本文件适用于最大工作压力不大于100.0MPa、气化器流量不大于5000Nm³/h，带内衬结构的终端用

户液氢和液氦气化的气化系统。

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/T150（所有部分）压力容器

GB/T3190变形铝及铝合金化学成分

GB/T4437.1铝及铝合金热挤压管第1部分：无缝圆管

GB4962氢气使用安全技术规程

GB/T6892一般工业用铝及铝合金挤压型材

GB/T6893铝及铝合金拉（轧）制无缝管

GB/T7999铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法

GB/T13296锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管

GB/T13305不锈钢中α-相面积含量金相测定法

GB/T14976流体输送用不锈钢无缝钢管

GB/T20801（所有部分）压力管道规范工业管道

GB/T20801.5压力管道规范工业管道第5部分：检验与试验

GB/T20975铝及铝合金化学分析方法

GB/T29729氢系统安全的基本要求

GB/T38530城镇液化天然气（LNG）气化供气装置

GB50235工业金属管道工程施工规范

GB50236现场设备、工业管道焊接工程施工规范

GB50316工业金属管道设计规范

TSGD0001压力管道安全技术监察规程工业管道

NB/T47013承压设备无损检测

NB/T47014承压设备焊接工艺评定

NB/T47018.6承压设备用焊接材料订货技术条件第6部分：铝及铝合金焊丝和填充丝

T/CCGA40001液氢

T/CCGA70003氦

HG/T20222铝及铝合金焊接技术规程

HG/T20592～20635-2009钢制管法兰、垫片和紧固件

JB/T2549铝制空气分离设备制造技术规范

JB/T4711球形储罐形式与基本参数

JB/T6896空气分离设备表面清洁度

3术语和定义

T/CCGA40001、T/CCGA70003界定的及下列术语和定义适用于本文件。

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3.1

空温式气化器airvaporizer

以大气中的热量作为热媒来加热低温液态气体，使低温液态气体气化到一定温度的换热设备。

4基本规定

4.1一般要求

4.1.1LH2、LHe空温式气化器应根据供气规模、供气压力及环境条件进行选型，并应符合当地冬季气

温条件下（或最严苛的）的使用要求。

4.1.2LH2、LHe经空温式气化器后的流量和温度应能保证后续设备及终端正常工作。

4.1.3空温式气化器整体应有足够的强度，能够在极端环境温度、环境湿度、工作压力、工作温度下

安全运行，能够抵御12级大风冲击和抗8级地震。

4.1.4空温式气化器的设计、制造应符合GB4962、JB/T2549、HG/T20222的要求。

4.1.5空温式气化器管道设计及制造应符合GB50316、GB50235、GB/T20801、TSGD0001的规定。

4.1.6空温式气化器的设计寿命至少为20年。

4.2材料

4.2.1空温式气化器承压材料使用条件应符合下列要求：

a)材料的压力-温度等级应符合GB/T20801、GB/T150的规定（材料的选择应考虑材料的力学性

能、物理性能和工艺性能，以及与介质的相容性）。

b)承压材料不得采用铸铁等低温状态下会产生脆性的材料制造。

4.2.2S31608/S31603双标管的化学成分和室温下的力学性能分别见表2和表3。

4.2.3空温式气化器承压材料应由表1规定的金属材料制造，允许采用材料性能不低于表1规定的其

他材料。

表1常用承压材料

材料牌号标准号

S30408（06Cr19Ni10）

S31603（022Cr17Ni12Mo2）

GB/T14976

S31608(06Cr17Ni12Mo2)

S31608/S31603

不锈钢无缝钢管a

S30408（06Cr19Ni10）、

S31603（022Cr17Ni12Mo2）、

GB/T13296

S31608(06Cr17Ni12Mo2)、

S31608/S31603

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

铝合金连接件b6061、6063-T5GB/T6892，GB/T3190

3A21、6061、6063-T5GB/T6893，GB/T3190

铝合金无缝管b

3A21、6061、6063-T5GB/T4437.1，GB/T3190

法兰

S30408ⅢHG/T20592~20635-2009

法兰

20Ⅱ、16MnⅡHG/T20592~20635-2009

a）介质为氢时，须采用S31608/S31603的双标管。（应对液氢用奥氏体型不锈钢钢锻件、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%。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。受压元件及与氢接触的

受压管路（公称直径＞25mm）的液氢用奥氏体型不锈钢钢管、钢锻件进行化学成分（按炉号）、力学性能（按

炉批号）的验证性复验，复验结果经确认合格后再投料使用。）

b）设计温度高于65℃时，不应采用含镁量大于或等于3%的铝合金。

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表2S31603的化学成分

化学成分（质量分数）/%

统一数字代号

CMnSiCrNiPSMoN

S316030.032.000.7516.0～18.010.0～14.00.0350.0202.00～3.000.10

表3S31608室温下的力学性能

力学性能

硬度值

规定非比例延规定非比例延

统一数字代号

抗拉强度断后伸长率

伸强度伸强度HBWHRBHV

Rm/MPaA/%

Rp0.2/MPaRp1.0/MPa

S31608≥205≥260≥520≥40≤217≤95≤220

4.2.4空温式气化器用铝合金材料应符合下列要求：

a）铝合金材料应符合表A.1的规定，或不低于表A.1规定的其他标准材料的要求，铝合金材料化学

成分应符合GB/T3190的要求，必要时应按GB/T7999或GB/T20975规定的方法进行分析复验。

b）铝合金材料应不低于GB/T6892规定的3A21、3003、6063级别。

c）翅片管厚度还应符合下列要求：

——气化量不大于3000m3/h的空温式气化器主翅片厚度不低于2.1mm、辅翅片厚度不低于1.9mm；

——气化量大于3000m3/h的空温式气化器主翅片厚度不低于2.4mm、辅翅片厚度不低于2.0mm。

e）翅片管直径不应超过200mm，且单根翅片管上翅片数量不应超过12片，翅片之间夹角不应小

于30°。

4.2.5空温式气化器内衬不锈钢管应符合GB/T13296的奥氏体不锈钢材料要求。材料性能不应低于

06Cr19Ni10、06Cr17Ni12Mo2、06Cr18Ni11Ti级别，其化学成分应符合C≤0.10%的规定。

4.2.6空温式气化器管道法兰、垫片及紧固件应符合HG/T20592、HG/T20610、HG/T20611、

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

材质不低于不锈钢06Cr19Ni10，Ⅲ级锻件。

4.3空温式气化器设计

4.3.1空温式气化器的设计最低温度-268℃。

4.3.2LH2、LHe空温式气化器内衬承压管应采用无缝不锈钢流体管，以保证具有足够的强度、刚度、

稳定性、耐腐蚀性及产品的绝对安全性。

4.3.3空温式气化器的设计额定流量、设计压力不应小于最大工作条件的1.2倍，且应符合GB/T38530

等规范标准要求。

4.3.4空温式气化器的最大压降不宜大于0.05MPa。

4.3.5空温式气化器换热面积应满足在设计压力范围内最低环境温度、最大湿度工况下，连续运行时

间不小于6～8h，其额定气化流量、运行出口温度应满足设计使用要求。

4.3.6工作压力不大于1.6MPa的空温式气化器的换热面积不应低于0.3m2/Nm3，工作压力大于1.6MPa的

空温式气化器的换热面积不应低于0.35m2/Nm3。

4.3.7空温式气化器的台数应根据所需最大供气量确定，数量不宜少于2台，且备用台数应不宜少于正

常工作的配置台数。

4.3.8空温式气化器选择切换运行时，切换运行的设计运行时间不应小于气化器的化霜时间。

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4.3.9空温式气化器内衬管与弯管相互之间的连接须采用对接焊。但与设备、阀门的连接，可采用法

兰或锥管螺纹连接，螺纹连接处应采用聚四氟乙烯薄膜作为填料。

4.3.10空温式气化器可在其前后连接管路上安装温度变送器或压力表。

4.3.11气化器其进口和出口之间管道上若有密闭阀门，则应在密闭阀门之间按低温管道设计要求

设置相应安全阀。

4.3.12空温式气化器入口管路前宜设置止回阀，出口管路上宜设置过滤器；在特殊应用场合应设置紧

急切断阀，以便及时切断液源，保证用气安全。

4.4设计要求

4.4.1空温式气化器出口的最低工作温度不宜低于环境温度减10℃。

4.4.2管内流速

4.4.2.1管道中的允许最大流速应按最低工作压力、最高工作温度时计算。

4.4.2.2管道流速还应满足限制阻力损失、压力脉动及机组的其它特殊要求。

4.4.2.3管内介质液相流速不宜超过1.5m/s；气相工作压力为0.1～3.0MPa，允许最大流速25m/s；气

相工作压力为>3.0～100.0MPa，流速不宜超过5m/s。

5设计制造

5.1一般要求

5.1.1空温式气化器由换热管组（含翅片管、内衬承压管道）、连接管道、法兰接口、螺纹接头、支

腿、吊耳及设备框架等部分组成。

5.1.2空温式气化器弯管连接部分以及翅片管与翅片管之间均应采取有效补偿措施，确保运行过程中

所产生的热胀冷缩应力能够获得自由补偿。

5.1.3使用现场相邻空温式气化器之间的水平净距不应小于0.8m。

5.1.4空温式气化器的支腿和支撑框架应采用耐低温的材质制作，应有足够的强度，能够承受自重、

抵御12级及以下大风和8级地震的要求。

5.1.5空温式气化器应设置耐低温、耐腐蚀的有色金属材质吊耳，便于吊装且不易腐蚀。

5.1.6空温式气化器的支座、底座等可能接触LH2、LHe泄漏的部位应采用低温材料制作或采取措施防

止低温。

5.1.7空温式气化器的支座高度应考虑最大湿度下、长时间运行掉落的冰霜不会影响设备正常使用，

以及还应考虑防止翅片管的工作低温通过支座传递到下方基础上，导致基础的破坏。

5.2制造

5.2.1翅片管和不锈钢承压管尺寸应符合设计图样的要求，表面应光洁，无明显的缺陷。

5.2.2翅片管内衬不锈钢承压管时，不锈钢承压管的外表面应与铝翅片管的内表面应无油污和污垢等，

并保证相互贴合紧密，以免影响传热效率。承压管在贴合过程中，内表面不允许有任何划伤、起毛现象。

5.2.3弯管制作应在常温下采用机械弯制方法。管子弯制后，应将内外表面彻底清理干净，并不得有

裂纹、皱褶明显缺陷，椭圆度不得大于0.75D（D为管子外径）；管子弯制后的最小厚度不得小于直管的

设计厚度。

5.2.4Π形弯管的平面度允许偏差和两平行管段的平行度允许偏差，均不得大于2mm。

5.2.5空温式气化器翅片管与框架可采用满焊工艺焊接牢固，或采用不锈钢螺栓固定牢固（框架宜用

铝合金材质）。

5.2.6空温式气化器的支腿和底板的焊接应采用满焊工艺，以保证强度，不允许间断焊。

5.2.7管道支座和管托应采用耐低温材料制作，管托长度应满足位移量的要求。

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5.3焊接

5.3.1空温式气化器的材料选择应保证适配性和可焊性。焊材须有生产厂质量合格证及质量证明文件，

且应符合GB150等有关标准的规定要求。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，

生产单位应对其进行复验，复验结果经确认合格后方可投料使用，报告存档备查。

5.3.2空温式气化器焊前应按NB/T47014进行焊接工艺评定，焊接应按GB50236的规定。

5.3.3焊接应采用钨极氩弧焊或熔化极氩弧焊，不得采用气焊或电弧焊。承压件焊缝宜采用惰性气体

保护焊等合适方法焊接。

5.3.4施焊前坡口应采用化学方法或机械方法除去氧化膜，表面清洁度应符合JB/T6896的规定。

5.3.5铝合金部分的焊丝应选择纯铝焊丝或铝硅焊丝，并应符合NB/T47018.6（NB/T47018）的

规定。

5.3.6焊缝经检验不合格应进行返修或换管后重新施焊，同一焊缝的返修次数不得超过2次。

6检验

6.1外观

6.1.1空温式气化器装配应正确、牢固、不得有松脱现象。外观应光洁平整，无毛刺、裂纹和凹痕等

缺陷。翅片管应色泽一致，无明显的变形及缺陷。

6.1.2翅片管应分布均匀、布局合理，外形美观，支撑框架应固定牢固，裸管部分应无凹痕、鼓包擦

伤、磨损等缺陷。

6.2压力试验

6.2.1空温式气化器耐压试验和泄漏试验应在无损检测合格后进行。

6.2.2空温式气化器耐压试验可采用液压试验或气压试验。奥氏体不锈钢材质进行水压试验时，水中

的氯离子含量不得超过25mg/L，气压试验的试验介质应为干燥、无油、洁净的氮气。

6.2.3以氮气为试压介质时，应在水池中采用全浸没方式进行鼓泡试验，且应制定一定的安全措施。

6.2.4管道的试验介质和试验压力，应符合表4的规定并出具报告。

6.2.5泄漏试验应符合GB/T15823附录C的护罩技术进行检验并出具报告。

6.2.6泄漏试验合格后，必须用不含油的氮气，以不小于20m/s的流速进行吹扫，直至出口无铁锈、杂

质、无尘土及其他脏物为合格。

表4承压管道的试验介质和试验压力

强度试验

管道设计压力（MPa）

试验介质试验压力（MPa）

＜0.10.1

氮气

0.1～3.01.15P

＞3.0水1.5P

注：a）表中P指设计压力。

b)以氮气做强度试验时，应在达到试验压力后保压5min，以无变形、无泄漏、无异响为合格。

c)以水做强度试验时，应在试验压力下保持10min，以无变形、无泄漏、无异响为合格。

6.3无损检测

6.3.1空温式气化器管道对接焊缝、承压管道的焊缝，包括对接焊和角焊缝等，外观略高母材，焊缝

宽度一致，焊缝表面应无裂纹、气孔、夹渣及未焊透等缺陷，焊缝外观质量符合GB50683中焊缝检查等

级为I级的要求。

6.3.2焊缝无损检测应按NB/T47013的规定，所有对接焊缝应进行100%射线检测，检测技术等级不低

于AB级，质量等级不低于Ⅱ级，所有角焊缝和T型焊缝应进行100%渗透检测，质量等级不低于Ⅰ级。

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