ISO 12614-82021 道路车辆 - 液化天然气（Lng）燃油系统部件 - 第8部分超流量阀标准立项发展报告

道路车辆—液化天然气（LNG）燃油系统部件—第8部分：超流量阀标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Roadvehicles—Liquefiednaturalgas(LNG)fuelsystemcomponents—Part8:Excessflowvalve摘要随着全球清洁能源战略的深入推进，液化天然气（LNG）作为车用替代燃料在重型商用车领域得到日益广泛的应用。超流量阀作为LNG燃油系统中的关键安全部件，在管路破裂或泄漏时能够自动切断燃料供给，对保障车辆运行安全具有不可替代的作用。本报告以国际标准化组织（ISO）发布的ISO12614-8:2021《道路车辆—液化天然气（LNG）燃油系统部件—第8部分：超流量阀》为研究对象，系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及试验验证要求，分析了标准在技术指标设定、试验方法规定等方面的科学性与先进性，并详细介绍了主要参与制修订单位的技术贡献。报告指出，该标准的发布实施进一步丰富了ISO12614系列标准体系，为全球LNG汽车超流量阀的设计、制造与检测提供了统一的技术依据，对推动LNG汽车产业安全健康发展、促进国际贸易与技术交流具有重要意义。未来，随着LNG动力技术的持续升级和氢能与天然气掺混等新技术的涌现，超流量阀相关标准将面临进一步修订完善的客观需求。关键词：液化天然气；燃油系统部件；超流量阀；国际标准；道路车辆；安全部件Keywords:Liquefiednaturalgas(LNG);Fuelsystemcomponents;Excessflowvalve;Internationalstandard;Roadvehicles;Safetycomponents一、引言1.1研究背景在全球应对气候变化和推动能源结构转型的大背景下，交通运输领域的碳减排受到世界各国的高度关注。液化天然气（LiquefiedNaturalGas,LNG）因其能量密度高、碳排放相对较低、资源储量丰富等优势，被公认为最具发展潜力的车用替代清洁燃料之一。近年来，LNG重卡、LNG客车等商用车辆在全球范围内，尤其是在中国、欧洲和北美市场，呈现出快速增长态势。据统计，仅中国市场2023年LNG重卡销量已突破15万辆，同比增长超过300%。与LNG车辆保有量快速增长相对应的是，LNG车载fuelsystem的安全性问题日益成为行业关注焦点。LNG以-162℃的低温液态储存于车载储罐中，其工作压力一般为0.4~1.6MPa，具有低温、高压、易燃易爆等多重危险特性。在车辆运行过程中，如果fuelline因振动、磨损、碰撞或材料老化而发生破裂，高压LNG将迅速泄漏并气化，极易引发火灾甚至爆炸事故。为此，LNG燃油系统中必须配备可靠的安全保护装置。1.2超流量阀的功能与作用超流量阀（Excessflowvalve）是安装在LNG储罐出液口或管路系统中的一种自动安全切断装置。其工作原理是基于阀门前后压差随流量变化的特性：当管路正常工作时，LNG流量在设计范围内，阀门保持全开状态；当下游管路发生破裂或出现异常的大流量泄漏时，流经阀门的介质流量急剧增大，在阀芯两端产生显著压差，推动阀芯克服弹簧力迅速关闭，从而切断燃料供给，防止事故扩大。超流量阀具有结构紧凑、响应迅速、无需外部动力源、失效安全性好等突出优点，是LNG燃油系统中不可或缺的保护装置。其性能优劣直接关系到整车在极端工况下的安全性能。1.3ISO12614系列标准简介ISO12614是国际标准化组织下设的道路车辆技术委员会ISO/TC22（Roadvehicles）制定的关于LNG燃油系统部件的系列标准。该系列标准采用分部分（Part）编制的方式，对LNG燃油系统中各类关键部件分别规定其性能要求与试验方法。截至目前，ISO12614系列共包含15个部分，涵盖了瓶阀、压力调节器、热交换器、燃料管路、加注口、液位计、泄压阀、超流量阀等全部主要部件，构建了较为完整的LNG车载fuelsystem部件国际标准体系。二、ISO12614-8:2021标准立项背景2.1国际标准化形势与政策环境国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）作为全球最大的非政府性国际标准制定机构，其发布的标准在全球范围内具有广泛的认可度和影响力。在新能源汽车和替代燃料汽车领域，ISO始终致力于构建协调统一、科学严谨的国际标准体系，以消除技术壁垒，促进国际贸易和技术交流。ISO/TC22（Roadvehicles）是ISO中负责道路车辆标准制定的技术委员会，其下设的SC25（Vehicledynamics,chassisandpowertraincomponents）分技术委员会和SC41（Specificvehiclesandtheirsubsets）等分委会分别承担LNG车辆相关标准的制修订工作。随着LNG车辆在全球范围内的快速推广，各主要汽车生产国均认识到制定统一国际标准的紧迫性和必要性。2.2LNG汽车产业发展对标准的需求进入21世纪以来，随着天然气液化技术日趋成熟和液化成本不断降低，LNG作为车用燃料的经济性优势逐渐显现。特别是在国际油价波动剧烈的背景下，LNG相较于汽柴油在价格上的竞争力持续增强。与此同时，各国政府对清洁能源汽车的扶持政策也在不断加码，包括购车补贴、税收减免、通行优先等多种激励措施。然而，LNG汽车产业的健康发展离不开完善的标准体系支撑。超流量阀作为LNG燃油系统的核心安全部件，其设计制造涉及材料学、流体力学、低温工程、精密机械加工等多个学科领域。如果缺乏统一的技术标准，各生产企业的产品在接口尺寸、性能指标、试验方法等方面将难以协调一致，不仅制约了产品互换性和维修便利性，更对整车安全构成潜在威胁。2.3原版本标准技术内容的局限性在ISO12614-8:2021发布之前，ISO/TC22曾于2014年发布过ISO12614-8:2014版本。随着LNG车辆技术的飞速发展，2014版标准的部分技术内容已不能完全满足行业实际需要，主要体现在以下几个方面：第一，材料技术要求有待更新。2014版标准对超流量阀金属材料的规定相对宽泛，未充分考虑不同材料在LNG介质环境下的长期兼容性问题，特别是对材料的低温冲击韧性和抗氢脆性能缺乏明确规定。第二，试验方法需要进一步完善。原标准中的部分试验方法在可操作性和重复性方面存在不足，例如在进行流量-压降特性试验时，对试验介质温度和压力的控制精度要求不够明确，导致不同实验室之间的试验结果可比性较差。第三，与新版系列标准的协调性问题。ISO12614系列的其他部分在同一时期也经历了修订，如ISO12614-4:2019（燃料管路）、ISO12614-7:2019（泄压阀）等均已更新版本。为保证系列标准在技术内容上的连续性和一致性，对第8部分进行同步修订尤为必要。2.4ISO12614-8:2021的立项过程基于上述背景，ISO/TC22/SC25于2018年正式提出对ISO12614-8:2014进行修订的立项建议。该建议在P成员（Participatingmembers）中获得了广泛支持，经ISO中央秘书处审核通过后正式立项，项目编号为ISO/NP12614-8，由ISO/TC22/SC25/WG8工作组具体负责起草工作。来自中国、德国、美国、日本、韩国、法国、意大利等主要LNG汽车生产国的专家共同参与了标准修订工作。三、标准主要内容概述3.1范围与适用对象ISO12614-8:2021规定了道路车辆用液化天然气燃油系统部件——超流量阀的设计、性能要求和试验方法。该标准适用于安装在LNG汽车燃油系统中，在管路破裂或异常大流量情况下自动切断燃料供给的超流量阀。标准适用于以符合ISO15403-1要求的天然气为燃料的LNG汽车，涵盖M类（乘用车）、N类（货运车辆）和O类（挂车）等各类道路车辆。3.2规范性引用文件该标准在技术内容上引用了一系列相关国际标准，构成了完整的规范性引用文件体系，主要包括：-ISO12614-1:2019：规定了LNG燃油系统部件的通用要求和定义；-ISO15500-1：关于压缩天然气（CNG）燃油系统部件的通用要求；-ISO15403-1：天然气作为车辆燃料的质量要求；-ISO13577-1/-4：工业炉及相关处理设备的安全要求；-ISO17268：气态氢燃料加注连接装置的相关规定。3.3术语和定义标准对超流量阀相关的基本术语进行了规范定义，包括：-超流量阀（excessflowvalve）：在流量超过预设值时自动关闭的阀门；-额定流量（ratedflow）：在规定的压力和温度条件下，阀门全开时允许通过的最大正常流量；-关闭流量（closingflow）：阀门触发关闭动作所需要的最小流量；-流量-压降特性（flow-pressuredropcharacteristic）：阀门在不同流量下产生的压力损失的对应关系；-响应时间（responsetime）：从流量达到关闭阈值到阀门实现完全关闭的时间间隔。3.4性能要求3.4.1一般设计要求超流量阀的设计应满足以下一般要求：结构应简单可靠，便于安装和维护；所有与LNG接触的零部件应具有良好的低温相容性；阀体应设有流向标识，确保正确安装；阀门应能够在-40℃至+85℃的环境温度范围内正常工作等。3.4.2工作性能要求标准从以下维度对超流量阀的工作性能作出了明确要求：一是正常流通能力。在额定流量范围内，超流量阀应保持在全开位置，且压力损失不应超过制造商规定的设计值，以保证LNG能够以足够的流量供给发动机，不影响车辆的动力性能。二是关闭流量精度。超流量阀应在流量达到制造商声明的关闭流量值时可靠关闭。标准要求关闭流量的实测值与设定值的偏差不应超过±10%，以确保阀门既不会在正常工况下误动作，也不会在泄漏事故中因关闭阈值过高而失去保护功能。三是密封性能。阀门关闭后，在规定的试验压力下，其泄漏率不应超过标准允许的限值。标准规定，在0.02MPa气压下，超流量阀的泄漏率不得超过0.1cm³/min（空气当量），确保阀门在关闭状态下能够有效阻断燃料流动。四是重复操作性。超流量阀在经历多次开启—关闭循环后，其工作性能不应发生明显劣化。标准要求阀门应能够完成至少5000次开启/关闭循环而无需更换零部件，且关闭后的密封性能仍满足规定要求。3.4.3材料要求鉴于LNG极低温度和特殊化学性质对材料的苛刻要求，标准对超流量阀所用材料作了专门规定：与LNG介质直接接触的零部件应由在-196℃低温条件下仍能保持良好力学性能的金属材料制成；非金属密封材料应具有良好的低温弹性恢复能力和抗老化性能；所有材料应满足在LNG介质中长期浸泡的耐腐蚀性要求。具体而言，金属材料在-196℃下的夏比V型缺口冲击吸收能量不应低于27J。3.4.4耐久性与可靠性标准规定了超流量阀的耐久性试验要求。在完成规定次数的循环动作试验以及低温振动试验后，阀门应能够继续正常工作，关闭流量精度和密封性能均不得超出允许偏差范围。此外，标准还要求超流量阀的设计使用寿命应不低于整车寿命（通常为10年或50万公里）。3.5试验方法ISO12614-8:2021对各性能要求规定了详细的试验方法和试验条件，主要包括：外观与尺寸检查：目视检查阀门外观质量和标识完整性，使用量具测量关键安装尺寸；低温工作试验：将阀门浸入液氮或LNG中冷却至-196℃后，在低温状态下测试其开启、关闭功能和流量特性；流量-压降特性试验：在规定的进口压力条件下，逐步增加介质流量，记录流量与阀门两端压降的对应关系，绘制特性曲线；关闭流量测定试验：逐步增大通过阀门的流量，直至阀门关闭，记录触发关闭时的流量值；密封性试验：在阀门关闭状态下施加规定的气压或液压，通过压降法或气泡法测量泄漏量；耐久性试验：在常温或低温条件下对阀门进行反复开关循环操作，定期检测其性能变化；耐振试验：按ISO16750-3规定，在三个正交轴向上对阀门施加规定的随机振动或正弦扫频振动，考核其在振动环境下的结构完整性和功能可靠性。3.6标志与包装标准要求超流量阀应在阀体上永久性标记以下信息：制造商名称或商标、型号规格、额定关闭流量值、流向箭头标识、制造日期或批次代码、认证标志等。同时，标准对产品的包装、运输和储存条件提出了明确的防护要求，确保产品在储存和运输过程中不受损伤。四、标准创新性与先进性分析4.1与国际法规的协调性ISO12614-8:2021在制定过程中，充分考虑了联合国欧洲经济委员会（UNECE）关于LNG车辆安全的相关法规要求，特别是UNRegulationNo.110（关于CNG和LNG车辆特定部件的统一技术规定）和UNRegulationNo.67（关于LNG车辆燃油系统的安全要求）。标准中的技术指标与上述法规的规定保持协调一致，使符合ISO12614-8:2021要求的超流量阀产品能够同时满足UNECE法规的型式认证要求，消除了重复检测和认证的贸易壁垒。4.2试验方法的科学性与可操作性2021版标准在试验方法设计上较2014版有了显著提升。例如，在关闭流量测定试验中，新标准进一步细化了试验装置的结构要求，规定了试验管路的最小直管段长度、流量计的精度等级（不低于±1.5%）以及稳压装置的技术要求，有效提高了试验结果的准确性和可重复性。此外，标准还增加了通过可视化窗口或高速摄影方法观察阀门关闭过程中阀芯运动状态的建议性方法，为分析阀门动态响应特性提供了更为直观的技术手段。4.3对新型技术的兼顾与兼容考虑到近年来天然气/氢掺混燃料（HCNG）技术的快速发展，标准在制定时充分考虑了超流量阀在未来可能面临的更复杂工况。在材料选择方面，标准特别强调了对氢脆敏感性的评估要求，指出当超流量阀可能接触含氢介质时，材料应满足相应的抗氢脆性能指标，从而为未来技术升级预留了空间。五、主要参与制修订单位介绍5.1ISO/TC22/SC25组织结构ISO12614-8:2021由ISO/TC22（道路车辆技术委员会）下的SC25分技术委员会负责管理，具体起草工作由其下属的WG8工作组承担。该工作组汇集了来自各成员国标准化机构和主要企业的技术专家，通过多轮工作会议、技术讨论和征求意见，历时约三年完成了标准的修订工作。5.2主要参与单位在ISO12614-8:2021的制定过程中，多个国家和组织发挥了重要作用。其中，中国汽车技术研究中心有限公司（CATARC）作为中国在该领域的核心技术支持单位，在标准修订过程中作出了突出贡献，以下对其进行详细介绍。中国汽车技术研究中心有限公司（CATARC）成立于1985年，是直属于国务院国有资产监督管理委员会（国务院国资委）的中央企业，总部位于天津市。作为中国汽车行业唯一的综合性技术研究机构，CATARC肩负着"引领汽车行业进步、支撑汽车强国建设"的使命，业务涵盖标准法规研究、产品检测认证、工程技术咨询、信息服务等多个领域。在标准化工作方面，CATARC是中国汽车标准化技术委员会（NTCAS）秘书处的主要承担单位，负责组织中国汽车行业国家标准和行业标准的制修订工作，同时代表中国积极参与国际标准化组织（ISO）、联合国欧洲经济委员会（UNECE）等国际组织的标准化活动。CATARC拥有国家质检总局批准设立的多个国家级质检中心，具备完善的LNG汽车部件检测试验能力，包括低温试验、振动试验、耐久性试验、密封性试验等全套试验手段。在ISO12614-8:2021的修订工作中，CATARC作为中国对口单位（ISO/TC22国内技术对口单位）的主要技术支持部门，在以下方面发挥了重要作用：-深入调研并提出修订建议：CATARC组织国内LNG汽车整车企业、零部件制造商和科研院所，系统梳理了2014版标准在使用过程中发现的技术问题和改进需求，汇总形成中国立场文件，通过ISO/T