众所周知由于化石燃料等传统能源的消耗面临日益严峻的环境压力，使人们对新型清洁能源的需求越来越大；氢能和氢燃料电池由于环保性能
好、能量转化效率高并且具有一定的经济性，而越来越受到世界各国的重视；美国、日本、韩国以及欧盟各国均在积极布局氢能产业，特别是日本
提出了构建“氢能社会”的国家战略和发展路线图，在氢能技术和利用领域走在了世界的前列；我国也先后在“十三五”规划的多个政策文件中，
明确提出将“氢能与燃料电池”作为战略任务和重点任务来大力发展，明确了我国氢能标准化发展战略和技术路线图；为了促进氢能的发展，必须
要完善其基础设施，但目前我国只有25个加氢站，运营数量仅占全球的1%左右，因此加氢站的建设是发展氢能产业必须要解决的问题；目前国际上
技术比较成熟的是35MPa和70MPa加氢站，我国主要是35MPa加氢站，而70MPa加氢站正在研发阶段，高压和超高压加氢站成为未来发展趋势；2016
年建成的大连高新70MPa加氢站，采用了新型氢气加注和储存技术，是我国首座利用风光互补发电原理制氢的70MPa加氢站，现阶段我国加氢站建设
所需要的关键单体设备，没有量产的成熟产品，大多依靠进口，导致加氢站的建设成本较高；为了推动我国加氢站的建设，就需要实现关键设备的
国产化，超高压阀门的研制就是其中很重要的一项内容；笔者梳理了加氢领域国内外超高压阀门的研发现状，指出了研发的技术难点，并提出了一
些研发建议，希望可以为超高压阀门的国产化提供一些参考。
1、国内外超高压阀门研发现状
1）国外超高压阀门研发现状：国外超高压阀门制造厂商主要有美国的HiP公司、Autoclave Engineers公司和BuTech公司；HiP公司专门从事高压超高
压管件和阀门的研发和生产，主要产品是高压球阀和高压针阀，该公司低压产品的压力达到35MPa，超高压产品的压力可以达到1000MPa；
Autoclave Engineer公司是一家规模比较大的公司，是著名的高温、高压和超高压阀门制造厂商，产品应用于电力、石油和航天等领域；该公司生产
的高压、超高压阀门规格较多，产品工作温度从-250℃～649℃不等，产品规格在1.4mm~25mm，阀门产品的驱动方式包括手动、气动等多种方式，
阀门的最高压力也可以达到1000MPa；BuTech公司成立于1973年，主要生产高温高压阀门及配件，获得了美国军用标准MIL-I-45208A认证，与三菱
重工、通用等公司长期合作，产品主要用于电力、化工、石油和天然气等领域，该公司生产的球阀压力最高可以达到1000MPa，使用的温度范围也
非常广，从-253℃~649℃ 不等，口径从2mm~25mm不等；从高压超高压阀门产品调研中可以看出，国外的阀门产品的工作压力远远超过了70MPa，
完全可以满足加氢站的建设需求；此外德国的WEH公司专门生产氢能相关的阀门和加氢装置，该公司生产的氢气专用高压阀门的压力可以达到
42MPa，公称直径尺寸为12 mm，功能多样化，有手动和气动2种不同的控制方式。
（1）图 1 是国外手动和气动超高压截止阀，从图中可以看出，由于超高压的密封要求，阀门需要的密封力比较大，因此，相对于阀体，气动阀门气
缸尺寸非常大。
（2）图2是国外BuTech公司和 WEH 公司生产的高压超高压球阀。
2）国内超高压阀门研发现状：从目前的调研情况来看，国内高压阀门制造厂商主要有富瑞特装和星箭等公司，富瑞特装公司的产品主要针对氢能和CNG等新能源市场，阀门产品的最高压力能达到42MPa。
（1）图3（a）为富瑞特装公司的高压球阀，该产品地的控制方式为手动控制。
（2）星箭的产品主要面向军工和航天企业，从20世纪80年代开始与航天单位进行合作，阀门通径从DN10~DN50不等，控制驱动系统包括手动、气
动和电磁等不同方式，产品的最高工作压力可以达到35MPa；这两家公司的产品都能满足35MPa加氢站的建设要求；上海瀚氢动力专门从事供氢系统
的设备研发，包括泵、阀和压力容器等设备；该公司已经生产出了70 MPa高压截止阀，如图3（b）所示，产品通径为6mm，能够满足70MPa加氢站
的建设需要，但驱动系统, 仅有手动一种方式，没有气动装置；北京航天试验技术研究所已研发出100MPa超高压气动截止阀，重量和体积与国外产
品相近，如图4所示；密封性能完全可以取代进口产品，即将进行量产，其成本低，在市场上具有很强的竞争力。
对国内外高压超高压阀门产品进行对比可以看出，国外阀门厂商起步较早，并且公司规模都比较大，实力很强；国外加氢站发展更快，对超高
压阀门的需求量较大，厂商投入了大量资源进行超高压阀门产品研发，而相对来说，国内的阀门厂商起步较晚，超高压阀门产品较少，国内超高压
阀门产品主要还是依赖进口；所以，国内超高压氢气阀门厂商的主要竞争对手还是国外厂商，国内加氢站的发展必然会带动超高压阀门市场的发
展，更多的国外产品会进入中国市场，国外超高压阀门的优势是技术成熟并且应用广泛，但进口产品的价格较高，所以价格将是我国产品的一个重
要竞争优势，也是影响国内氢气阀门市场格局的重要因素。
2、气态氢用管件、阀门、软管技术要求：加氢站气态氢系统中的管件、阀门和软管的额定值应与其在管道系统中的使用一致；使用的PSV宜符合
ISO4126-1或同等国家或地区标准的要求；不可重新关闭型安全装置宜符合ISO4126-2或同等国家或地区标准的要求；有关在高压氢条件下使用合格
组件的指南，请参阅以下文件：
——ISO19880-3用于阀门和软管拉断阀；
——ISO19880-5用于软管。
——根据ISO15649（或使用选定的管道标准）的要求，当有足够的证据证明该组件可以使用，则可不用做上述标准中规定的测试。
——低温用的管道、管件、阀门和调节器宜符合ISO21011的相关要求。
3、超高压阀门结构特点与技术难点：由于使用条件特殊，超高压阀门一般尺寸较小，为0.635cm~3.810cm。而且阀门的结构样式很多，可以适应不
同的工作条件，目前氢能领域采用的超高压阀门主要是截止阀和球阀2种结构。
1）超高压截止阀结构特点
（1）超高压截止阀结构型式截止阀有多种结构型式具体结构如图5所示。其中图5（a）为直通式超高压截止阀，图5（b）为直角式超高压截止阀，图5（c）为三通阀门两进一出超高压截止阀，这4种截止阀结构都是氢气专用的，尺寸为0.635cm~2.540cm，压力条件从70MPa~140MPa不等，属于氢能高压和超高压阀门。
（2）超高压截止阀密封结构特点：超高压截止阀与传统截止阀结构基本相似，图6是一个压力条件为140MPa的超高压截止阀的结构图阀门
的通径是4mm。从图中可以看出，阀门密封面采用了斜面密封的方式，这种密封结构的好处是加工方便，并且后期维修也比较容易；零件2
是阀杆，材料是0Cr17Ni4Cu4Nb，含有马氏体，强度和硬度都比较大，阀体采用了316L不锈钢材料，可以保证阀体的强度和抗腐蚀性；零件
4是填料，材料是聚四氟乙烯，通过填料压盖（零件5）来保证与阀杆接触位置的密封性；总体来说，截止阀的密封结构比较简单，采用了斜
面密封和填料密封2种方式进行高压密封，拆卸和维修都比较容易。
 
2）超压球阀结构特点
（1）超高压球阀结构型式：球阀结构可以分为双通和三通2种。图7为HIP公司生产的双通和三通超高压球阀，图7（a）是双通型球阀。图7（b）为三通式的球阀，三通型球阀又分为90°和180°2种，如图8所示，口径从0.25cm~2.54cm不等，压力条件从70MPa~140MPa，这几种球阀结构都是氢能专用的。
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