柔性增强热塑性塑料复合管（Reinforced Thermoplastic Pipe（简称RTP））作为一种新兴的复合材料管道，近年来在国内国际上新发展起来。这种高压塑料复合管道，很好地克服了钢管的腐蚀问题以及塑料管道的耐压问题。由于良好的柔韧性、抗腐蚀性、耐高压、耐冲击、耐磨损、重量轻、容易连接、可盘绕、长距离无接头快速铺设等特点，使RTP管在长距离输送物质的管道市场需求量不断增大。
在全球柔性增强热塑性塑料复合管（RTP管）市场激烈竞争的背景下，宝鸡天联汇通复合材料有限公司（以下简称“天联汇通”）以其卓越的技术和针对各种工况持续创新的产品，迅速成长为国家级专精特新小巨人企业、工信部科技小巨人企业。从完成全球首个DN200（8inch）RTP管的盘卷，到DN250（10inch）RTP管的盘卷，天联汇通越来越能“卷”的秘诀是什么？从补短板、锻长板、填空白，天联汇通何以推动中国管道产品国产替代化的进程？
1、技术突破：从卡脖子难题到全球领先
近年来，氢能作为一种能量密度高且绿色清洁的能源，逐渐成为世界主要经济体能源发展的重点。中国是世界上最大的制氢国，氢气年产能超4000万吨，电解水制氢成本远低于日本等国家。然而，中国氢气生产主要集中在中西部地区，使用则主要集中在东南沿海地区，导致氢气生产、储存、运输与使用不平衡。开发可靠且具有成本效益的氢气输送系统成为实现大规模氢气运输与氢经济发展的主要挑战之一。
宝鸡天联汇通复合材料有限公司专业生产增强热塑性塑料管（RTP），在高压输氢领域取得重大突破，填补了国内空白。2023年6月25日，天联汇通成功完成了6.3兆帕管道充氢测试和9.45兆帕管道爆破测试，标志着中国在高压输氢管领域摆脱了国外技术钳制，为实现大规模、低成本的远距离纯氢运输提供了技术支撑，助力中国氢能“制储输用”全链条产业建设。
采用现有天然气管道进行掺氢输送成为目前大规模、长距离氢气输送的最优途径。2022年，全国长输天然气管道总里程11.8万公里（含地方及区域管道），为低成本氢气运输提供了设备基础。然而，氢气具有高扩散性，容易腐蚀天然气管道并导致氢脆及管道泄漏，危害使用安全。选择合适的管材与设备，降低管道建设成本及安全事故风险，并制定相关标准规范，是未来管道输氢技术发展的关键。
与钢管相比，以塑料为基材的柔性塑料复合管（RTP）具有独特的优势，已成为目前输氢管道领域的研究热点。天联汇通的RTP管涵盖油气生产及输送、矿业开采及矿浆输送、市政水利、气体储能（氢气、二氧化碳）及化工生产等多个领域，公司拥有位于高新区和科技新城工业园的两大生产基地，设有九条先进生产线，其产品质量和优秀的售后服务为客户的项目提供了有力保障，许多项目的工期都提前数月完成。
作为业内产品性能和技术优势的代表，2022年，宝鸡天联汇通在陕西省关键核心技术产业化“揭榜挂帅”项目中承担了《储运氢技术突破工程》，与中国石油集团工程材料研究院非金属与复合材料研究所合作，开发出了高阻隔柔性复合管（RTP管），成功进行6.3兆帕管道充氢在线输送和管道充氢爆破测试，标志着天联汇通成为国内首家可生产RTP输氢柔性管道的企业。
天联汇通在国内保持了25%以上的市场占有率，是中石油甲级供应商和中国石化A级供应商，并在多个油田项目中扮演关键角色。公司重视技术创新，设立了省级技术中心和陕西省重点实验室，与包括中石油管材所、航天四院、长安大学、西安石油大学在内的多家高校和科研机构建立了长期合作关系，在氢能源输送管、高阻隔复合管技术、耐高温复合管等领域取得了诸多成就。
2、推动输氢管道快速发展
管道输氢被认为是氢能规模化推广的“咽喉”。之前输氢管道基本为中国石化、中国石油投资建设运营，用于炼化企业内部氢资源供应，距离偏短。现在随着氢气价值的提升，一方面，炼化企业逐渐将自己大量富余氢气进行外供；另一方面，大型风光制氢项目普遍存在“生产、需求两地不同”的供氢现状，由此长距离输氢管道的项目建设需求“陡然”上升。
目前纯输氢管道主要采用的是钢材质。碳钢在高压氢环境中服役时，氢分子能够分解成氢原子渗透入金属材料内部，造成材料性能劣化（即氢脆），易导致管道氢脆开裂。所以需要采用昂贵的合金钢，增加了造价。并且钢管没有柔性，不能制造成连续很长方便运输和铺设的盘管，还需要防腐涂层，因此铺设费工、费时。
因此，管材研究是现在输氢管道发展的关键领域之一。柔性复合管作为一种替代现有管线钢管的复合管道，在国际上备受瞩目。
柔性复合管由多层组成，通常包括至少一层热塑性内衬、增强中间层和外层热塑性保护套。这种管材克服了钢管和纯塑料管的缺点，能承受较高的工作压力，并保持了塑料管道的柔韧性。按照种类，可分为增强热塑性塑料管(RTP)和热塑性复合管(TCP)。
新型柔性复合管材经产品结构设计开发优化后用于氢能输送，材料本身具有气体不渗透性，避免了金属钢管输氢存在的氢脆、氢腐蚀等风险。并且复合管内外层为聚乙烯材料，耐酸、耐碱，无需额外做防腐处理。
相较于其他金属管或塑料管，柔性复合管具有诸多优势。例如：根据管材服役条件，可对FCP管中间层结构设计进行调整，在满足管材内压、外压、拉伸、弯曲等性能要求的同时，还具有良好的柔韧性；可以将小口径FCP管做成盘卷的连续管，每盘长度可达几十米甚至上千米，便于管道工程建设；最高工作温度可达130 ℃，比塑料管高60 ℃；使用寿命是金属管的6倍，是塑料管的2倍；壁厚较塑料管减小70%以上，且内壁不结垢，显著增加了输送介质流速。
此外，FCP管还具有节能环保、严密性好、耐腐蚀、施工方便等优点，对管基不均匀沉降适应能力强，具有优异的抗冲击、耐扭曲能力。有研究分析认为，采用柔性复合管的输氢管道可大幅降低管道铺设和焊接的费用且不需要焊接区域重新涂层。柔性复合管的安装成本比钢管道便宜20%左右。
3、我国已有多家企业在该领域布局
目前，国家管网集团、中国联塑集团、东宏集团、宝鸡天联汇通、欧佩亚、东海实验室等企业和科研单位均在用于输氢的柔性复合管材领域进行了布局。
2022年10月19日，东宏股份（603856）披露定增方案，山东东宏管业股份有限公司（简称“东宏股份”）拟募资5.85亿元，投资于年产7.4万吨高性能复合管道扩能项目、新型柔性管道研发（氢能输送）及产业化项目等。
2023年6月，国家管网集团在其位于新疆哈密的管道断裂控制试验场，成功完成6.3兆帕管道充氢测试和9.45兆帕管道爆破测试，为国内首次对输氢非金属管道进行的高压在线测试和纯氢爆破试验。宝鸡天联汇通生产的高阻隔柔性复合管（RTP管）为此次试验成功奠定了坚实基础。
2023年11月3日，东海实验室预研项目“高效风电直驱电解海水制氢系统构建关键技术”和“海洋非金属输氢管道材料氢相容性测试评价方法及装备研制” 顺利通过中期评审。他们开展了非金属输氢管道材料氢渗透性测试、氢致损伤分析以及非金属输氢管道氢渗透测试装置研发工作，为后续柔性复合管氢渗透性测试及装备制造提供了重要的基础数据、模型方法和测试设备支撑。
2023年11月23日，中国联塑集团联合国家管网西部管道公司、西安管研院、大连理工、上海邦临管道工程技术有限公司在新疆哈密国家管网管道断裂控制试验场，进行了RTP柔性输氢复合管纯氢爆燃试验。管材爆燃压力达11.3MPa，该管材各项指标达到设计要求。
总体来看，我国对于柔性复合管在氢气输送方面的应用仍处于试验阶段。目前，国内缺乏专用于柔性复合管输氢的标准规范，柔性复合管输氢检测技术标准、完整性管理标准和输氢应用标准体系等仍需进一步加强规范建设，当前部分标准设计主要针对短距离配送管道，对于长输管道的标准设计仍处空白，亟需开展氢气管道工程应用可行性研究，建立并完善柔性复合管输氢标准。
此外，柔性复合管仍存在一系列技术问题亟待解决。例如，目前RTP管道连接通常采用电熔接头和扣压接头。随着管道口径和压力的提高，电熔接头强度低、扣压接头价格昂贵的缺点日益凸显，需要进一步研究管道的连接方式，为施工安装提供更多的选择；适用于海洋油气开发的柔性复合管技术长期被国外垄断，国内需要缩小技术差距，解决卡脖子技术，实现海洋柔性复合管的国产化等。
在2023年底印发的《产业结构调整指导目录（2024年本）》中，指出要推动管道输氢等氢能技术的推广与应用。随着柔性复合管道关键技术的不断成熟，开发和测试案例持续增多，为管道输氢提供了坚实的实践支撑。前路漫漫亦灿灿，输氢管道将帮助我国在可再生能源制氢、氢储能、氢化工、氢交通、氢冶金等领域的发展步入正轨。
文章来源： 中制智库，高工氢燃料电池
原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_551504.html
来源：贤集网
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