ISO 16904-22024 液化天然气装置和设备船用输送系统的设计和试验第2部分输送软管的设计和测试标准立项发展报告

液化天然气装置和设备船用输送系统的设计和试验第2部分：输送软管的设计和测试标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:InstallationandEquipmentforLiquefiedNaturalGas—DesignandTestingofMarineTransferSystems—Part2:DesignandTestingofTransferHoses摘要随着全球液化天然气（LNG）贸易量的持续增长和海上输送作业的日趋频繁，LNG船用输送系统的安全性与可靠性已成为国际标准化组织重点关注的技术领域。本报告围绕ISO16904-2:2024《液化天然气装置和设备船用输送系统的设计和试验第2部分：输送软管的设计和测试》标准的立项与发展进行系统阐述。该标准由国际标准化组织（ISO）发布，于2024年1月30日正式实施，属于石油和天然气工业设备综合领域的重要技术规范。报告从标准立项背景入手，分析了全球LNG产业发展态势、海上输送技术演进及现有标准体系存在的不足，进而详细介绍了标准的主要内容框架与技术要点，涵盖输送软管的材料选择、结构设计、力学性能要求、试验方法及检验规则等方面。该标准的发布填补了LNG船用输送软管领域国际标准的技术空白，对于规范产品设计、统一试验方法、保障作业安全、促进国际贸易具有重要的支撑作用。报告最后对标准的推广应用前景及后续修订方向进行了展望，为相关企业和技术机构理解和实施该标准提供了参考。关键词：液化天然气；船用输送系统；输送软管；设计标准；试验方法Keywords:LiquefiedNaturalGas;MarineTransferSystems;TransferHoses;DesignStandard;TestingMethods一、引言1.1标准立项背景全球能源结构正经历深刻变革，在碳中和目标驱动下，液化天然气（LiquefiedNaturalGas,LNG）作为过渡性清洁能源，其在全球能源消费中的占比持续攀升。据国际天然气联盟（IGU）统计，2023年全球LNG贸易量已突破4亿吨，同比增长约3.5%。在这一背景下，LNG的海上运输和船对船（Ship-to-Ship,STS）输送作业量显著增加，对输送设备的安全性、可靠性和标准化程度提出了更高要求。输送软管作为LNG船用输送系统的核心组成部分，承担着在船舶间或船舶与岸站间传输低温液态天然气的关键功能。相较于传统的输送臂系统，软管输送系统具有灵活性高、适用范围广、投资成本低等优势，尤其在浮式液化天然气生产储卸装置（FLNG）、浮式储存再气化装置（FSRU）等新型海洋工程设施中得到广泛应用。然而，LNG的极低温度（约-162℃）、易燃易爆特性以及海洋环境的复杂性，使得输送软管的设计和试验面临严峻的技术挑战。在此背景下，国际标准化组织原有的标准体系中缺乏专门针对LNG船用输送软管的设计与试验规范，现有标准多分散于各相关领域。ISO/TC67（石油、石化和天然气工业用材料、设备和海上结构技术委员会）下设的WG10工作组经过多年调研和论证，于2021年正式启动ISO16904-2标准的制定工作，旨在为全球LNG船用输送软管的设计、制造和检验提供统一的技术依据。经过多轮国际磋商和专家评审，该标准于2024年1月正式发布实施，标准编号为ISO16904-2:2024。1.2标准性质与定位ISO16904-2:2024是一项国际自愿性标准，由国际标准化组织发布，归属于石油和天然气工业设备综合领域，其分类号为75.180.01。作为ISO16904系列标准的第2部分，该标准与第1部分（输送系统的总体设计要求）和第3部分（输送臂的设计和测试）共同构成了LNG船用输送系统的完整标准体系。标准采用英文版本，以电子版加密PDF格式发行。该标准的制定遵循了ISO/IEC导则所确立的程序性要求，经历了提议阶段（NP）、工作草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）等各阶段的技术审核。在制定过程中，来自中国、日本、韩国、挪威、法国、美国等主要LNG装备制造和运营国家的专家参与了技术内容的讨论与论证，确保了标准的国际适用性和技术先进性。二、标准制定的必要性与意义2.1LNG产业快速发展对标准化的迫切需求近年来，全球LNG产能持续扩张。根据国际能源署（IEA）发布的《天然气市场报告》，预计到2025年，全球LNG液化能力将新增约1500亿立方米/年。卡塔尔、美国、澳大利亚、俄罗斯等主要出口国纷纷加大液化设施投资力度，而中国、印度、东南亚等新兴市场国家的进口需求也呈快速增长态势。在此背景下，LNG海上运输网络日趋复杂，船对船输送作业从传统的应急补给场景逐步转变为常态化的商业运营模式。以FLNG为例，截至2024年初，全球已有超过20艘FLNG设施投入运营或在建，这些设施普遍采用软管系统进行LNG外输作业。与传统的刚性输送臂相比，软管系统能够适应浮式设施间的相对运动，具有更好的耐疲劳性能和更大的布设灵活性。然而，由于缺乏统一的国际标准，各制造商生产的输送软管在结构设计、材料选用和试验验证等方面存在显著差异，给用户的选型、运营和维护带来了诸多困难。2.2填补现有标准体系空白的需要在ISO16904-2发布之前，LNG船用输送软管的设计和试验主要参考以下标准：-ISO1825：橡胶和塑料软管及软管组件，主要用于航空燃油输送，不适用于LNG低温工况；-EN1474-2：液化天然气装置和设备船用输送系统的设计和试验第2部分：输送软管的设计和测试，为区域性标准，适用范围有限；-OCIMF（石油公司国际海事论坛）指南：提供了船舶系泊和装卸作业的推荐做法，但侧重于操作层面而非装备设计；-各船级社规范：如DNV、ABS、LR等船级社的船舶入级规范中对LNG输送软管有原则性要求，但缺乏统一的技术细节。上述标准或适用领域不同，或技术深度不足，或适用范围局限于特定地区，难以满足全球LNG船用输送软管产业发展的实际需求。ISO16904-2:2024的发布，首次在国际层面建立了系统完整的LNG船用输送软管设计和试验规范，填补了这一领域的技术空白。2.3促进国际贸易和技术交流的需要标准化是消除技术性贸易壁垒、促进国际贸易便利化的重要手段。LNG输送软管作为技术密集型产品，其设计水平和制造质量直接影响海上作业的安全性。在此之前，由于各国标准和技术要求不一致，LNG输送软管的跨国流通和互认面临着较大障碍。ISO16904-2:2024的实施，为全球范围内的制造商、运营商、检验机构和监管部门提供了统一的技术语言和评价准则，有助于降低交易成本、促进公平竞争、推动技术进步。三、标准主要内容解析3.1标准适用范围ISO16904-2:2024规定了LNG船用输送系统中输送软管的设计和试验要求，适用于以下场景：-船舶与船舶之间的LNG输送作业；-船舶与岸基接收站之间的LNG输送作业；-船舶与浮式设施（FLNG、FSRU等）之间的LNG输送作业。标准涵盖了公称直径范围通常在DN50至DN400之间的输送软管，适用于输送温度不低于-162℃的液化天然气。标准不适用于液化石油气（LPG）、液化化工气体等其他低温介质的输送场景，也不适用于岸上固定管道系统中的软管连接段。3.2输送软管的分类体系标准根据软管的结构特征和设计压力，将LNG船用输送软管划分为若干类型。按照结构形式的不同，可分为非金属柔性软管和复合柔性软管两大类。非金属柔性软管通常由内衬层、增强层和外覆层构成，其中内衬层直接接触LNG介质，需要具有良好的低温韧性和耐渗透性；增强层提供软管的承压能力，通常采用高性能合成纤维编织或缠绕结构；外覆层则起到保护内部结构免受海洋环境腐蚀和机械损伤的作用。按照设计压力等级，标准将软管划分为低压级（设计压力不超过1.0MPa）、中压级（设计压力大于1.0MPa但不超过2.5MPa）和高压级（设计压力大于2.5MPa）三个等级，针对不同压力等级分别规定了相应的安全系数和试验要求。3.3材料要求内衬层材料：必须能够在-162℃的低温条件下保持良好的柔韧性和密封性能，同时具备优异的抗渗透性，以防止LNG介质通过管壁渗漏。标准推荐采用特种聚酰胺、聚酯弹性体或聚四氟乙烯（PTFE）等高性能高分子材料，并要求在材料认证阶段进行严格的低温拉伸试验和渗透性测试。增强层材料：作为软管的承力结构，增强层材料需要具有高强度、低蠕变和良好的抗疲劳性能。标准允许采用芳纶纤维（如Kevlar®）、超高相对分子质量聚乙烯纤维（如Dyneema®）或高性能聚酯纤维，并对增强层的缠绕角度、层数和编织密度提出了明确的设计计算要求。外覆层材料：外覆层需要具有良好的耐候性、耐磨性和抗紫外线老化性能。考虑到海洋环境中可能存在的油污、盐雾和微生物侵蚀，标准要求外覆层材料经过加速老化试验后，其力学性能保持率不低于规定值。3.4设计计算要求标准对输送软管的设计计算提出了系统性的技术规范，主要包括以下方面：设计压力的确定：设计压力应不低于软管在实际使用中可能承受的最大工作压力，并在此基础上叠加由水锤效应、热膨胀等因素引起的附加压力。标准要求设计压力不得低于1.5倍的最大工作压力。安全系数的选取：标准根据软管的应用场景和失效后果，规定了最小安全系数。对于船对船输送作业中使用的软管，最小安全系数不低于4.0（相对于最小爆破压力）；对于岸船输送作业，最小安全系数不低于3.5。弯曲半径的计算：软管在服役过程中需要承受反复弯曲载荷，弯曲半径的设计计算需综合考虑软管的内径、结构刚度和材料特性。标准给出了最小静态弯曲半径和最小动态弯曲半径的计算方法，并要求制造商在出厂资料中明确标注。端部连接件的设计：软管端部连接件（法兰或快速接头）是软管系统中最易发生泄漏和断裂的薄弱环节。标准对端部连接件的材料选择、密封结构设计和连接强度计算提出了专门要求，并要求进行原型试验验证。3.5试验方法和检验规则标准对LNG输送软管的型式试验和出厂检验分别规定了详细的试验方法和合格判据。主要试验项目包括：|试验项目|试验方法要点|合格判据||---------|------------|------||静水压试验|以1.5倍设计压力保压30分钟|无泄漏、无可见变形||爆破压力试验|逐步升压至软管破裂|爆破压力不低于4倍设计压力（或规定的安全系数对应值）||低温弯曲试验|在-162℃条件下进行反复弯曲循环|完成规定循环次数后无结构损伤||低温密封试验|在低温条件下施加内压，检验接头密封性|无泄漏||电连续性试验|测量软管两端接头间的电阻值|电阻值不超过规定限值||真空试验|在软管内建立真空状态|无吸瘪变形||泄漏试验|在气相状态下施加试验压力|泄漏率不超过规定值||加速老化试验|模拟海洋环境的加速老化|性能保持率不低于规定值|除上述主要试验项目外，标准还对软管标识、包装运输、质量文件和质量追溯等方面提出了明确要求，确保每根出厂的软管都具有完整的质量证明文件和可追溯性。四、标准主要参与制定单位4.1主要起草单位概况ISO16904-2:2024标准由ISO/TC67技术委员会下属的WG10工作组负责起草。担任工作组召集人和标准项目负责人（ProjectLeader）的是来自法国TechnipFMC公司的资深技术专家Jean-PierreMartin博士。TechnipFMC作为全球领先的能源工程和技术公司，在LNG海上输送解决方案领域拥有超过三十年的工程实践经验，主导完成了全球多个大型FLNG和FSRU项目的输送系统设计。该标准的起草汇集了来自全球十余个国家的专家力量，包括挪威DNV船级社的管路系统专家、日本横滨橡胶株式会社的软管技术团队、韩国现代重工的海工装备设计人员、中国船舶及海洋工程设计研究院的LNG系统专家等。各参与方在标准制定过程中充分发挥了各自的技术优势，确保标准内容兼顾设计理论、制造工艺和实际运营需求。4.2牵头单位——法国TechnipFMC公司TechnipFMC公司由法国Technip公司与美国FMCTechnologies公司于2017年合并而成，总部位于法国巴黎，在全球能源工程服务领域具有重要影响力。公司在LNG产业链各环节拥有全面的技术能力，涵盖上游液化处理、海上浮式生产储卸装置（FPSO/FLNG）、海上输送系统、下游再气化终端等完整业务链条。在船用LNG输送系统领域，TechnipFMC拥有多项核心技术专利，其研发的低温复合柔性软管系统已在多个实际项目中得到验证。公司在法国南部马赛设有专门的低温软管测试中心，配备有全尺寸低温弯曲试验装置、低温密封测试平台和加速老化试验设备，能够模拟-196℃的极低温环境和各种复杂的海洋载荷工况。这些试验设施和测试经验为ISO16904-2标准的试验方法制定提供了重要的技术数据和实践支撑。TechnipFMC在标准制定过程中承担了起草工作组的组织协调任务，主导完成了标准框架设计和关键技术内容的编制。4.3中国参与单位中国石油集团工程技术研究院作为ISO/TC67国内技术对口单位的核心支撑机构，深度参与了ISO16904-2的制定过程。该研究院长期从事油气储运工程技术研究，在LNG低温材料和管道输送技术领域具有深厚积累。中国专家重点在低温材料性能试验方法和软管结构完整性评价方面提出了一系列技术建议，为标准的完善作出了积极贡献。五、标准实施与推广应用5.1标准宣贯与培训随着越来越多的FLNG项目和LNG船对船输送作业投入运营，ISO16904-2的推广应用需求迫切。相关标准化技术委员会、行业协会和检验机构应组织开展标准宣贯培训活动，帮助LNG输送软管制造商、设计单位、运营企业和检验机构准确理解和执行标准要求。5.2标准与船级社规范的协调发展在标准推广过程中，需注重与各主要船级社（如DNV、ABS、LR、CCS等）规范的衔接与协调。船级社规范在LNG输送软管的认证和检验方面具有法定效力，ISO16904-2的全面有效实施需要获得船级社的认可和引用。目前，DNV和ABS已在其最新版规范中将ISO16904-2列为LNG输送软管设计和试验的符合性标准。六、结论与展望ISO16904-2:2024标准的发布是LNG船用输送技术标准化进程中的重要里程碑。该标准系统建立了输送软管的设计和试验规范，填补了国际标准领域的技术空白，对于保障LNG海上输送安全、促进装备制造技术进步和推动国际贸易便利化具有深远意义。标准的制定充分吸收和借鉴了全球LNG输送领域数十年的实践经验和技术成果，凝聚了来自多个国家的专家智慧，体现了国际标准化工作在技术引领和行业规范方面的核心价值。展望未来，随着LNG产业的持续发展和海洋工程的不断进步，LNG船用输送技术将继续向更大口径、更高压力、更深水域和更智能化方向发展。输送软管标准体系也需要与时俱进，在以下方面进一步完善和深化：一是加强与数字