本文件规定了二氧化碳流输送管道安全可靠性设计、建设和运营等方面的要求和推荐做法。 本文件还规定了二氧化碳流的介质性质、二氧化碳输送和监测相关的健康、安全、环境等方面内容。 本文件适用于： --刚性金属管道； --管道系统； --输送二氧化碳流的陆上及近海管道； --已建管道改造的二氧化碳流输送管道； --以储存或者利用为目的的二氧化碳流管道输送； --以气相和密相输送的二氧化碳。 捕集和输送之间的系统边界节点位于管道入口阀门处，如图1所示。 为了满足本文件所述的输送要求，通过捕集过程或工艺将二氧化碳流的成分、温度和压力控制在规定范围内。输送和封存之间的系统边界节点位于二氧化碳流离开输送管道并进入封存基础设施处。 标引序号说明： 1--来自捕集点的二氧化碳，比如来自发电厂和其他工厂等； 2--隔离接头； 3--管道系统边界； 4--来自其他来源的二氧化碳； 5--本文件适用的管道系统； 6--边界至封存设施； 7--陆上封存设施； 8--海上封存设施； 9--用于提高采收率（EOR）设施； 10--立管（不包含在输送系统内）； 11--海底阀（包含在输送系统内）； 12--海滩阀； 13--近海管道； 14--陆上管道； 15--阀门； 16--海岸； 17--开阔水域； 18--第三方输送系统； 19--7、8、9用途之外的出口； 20--中间增压装置。

ICS75.200
CCSE98
中华人民共和国国家标准
GB/T42797—2023
二氧化碳捕集、输送和地质封存管道输送系统
Carbon dioxide capture, transportation and geological storage-Pipelinetransportationsystems（IS027913:2016,MOD）
2023-05-23发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-09-01实施
规范性引用文件
术语和定义
符号和缩略语
4.1符号
缩略语
5介质性质
纯cO2
5.4混合CO2流
规划和设计
通用要求
安全理念
设计准则
CO，管道系统的可靠性和适用性短期储存
第三方气源要求
系统设计
管道脱水
流动保障
管道布局：
材料及管道设计
内腐蚀
管线管材料
壁厚计算
断裂控制
其他设计因素
通用要求
管道预投产
GB/T42797—2023
GB/T42797—2023
管道投产
9.3检测、监测和测试
10重新评定
附录A（资料性）
附录B（资料性）
附录C（资料性）
附录D（资料性）
附录E（资料性）
参考文献
CO2流的组成……
CO特征
内腐蚀和冲蚀
止裂韧性计算模型……
完整性管理计划所需数据
GB/T42797—2023
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件修改采用ISO27913：2016《二氧化碳捕集、输送和地质封存管道输送系统》。本文件与ISO27913：2016相比做了下述结构调整：增加了7.3.1；
-7.3.2对应ISO27913:2016中7.3.1；—7.3.5对应ISO27913：2016中7.3.7中的部分内容；删除了ISO27913：2016中的7.3.5、7.3.6；增加了7.4；
-7.5.1~7.5.2对应ISO27913:2016中7.4.1~7.4.2；删除了ISO27913：2016中的7.4.3；-7.5.3对应ISO27913；2016中的7.4.4。本文件与ISO27913：2016的技术差异及其原因如下：用规范性引用的GB/T9711替换了ISO3183：2012（见7.2.1和7.4.3），以适应我国标准体系要求；
删除了本文件中未出现的术语“止裂压力”“临界点”“流涂”“内覆”“最高设计温度”“最大操作压力”最小操作压力”“三相点”（见ISO27913：2016的第3章）；将术语名称“内衬”（见ISO27913：2016的3.13)改为“内涂层管”（见3.9），便于理解6.9.7要求的内容；
删除了本文件中未出现的符号“Cv”“c”“Ac”“oa”“Ps”“OD”（见ISO27913：2016的4.1)；\-增加了符号“RcvN”tminDp”“tminHs”“P”（见4.1），便于计算管道的最小壁厚和断裂韧性的符号；删除了本文件中未出现的缩略语“PIG”“SI”（见ISO27913：2016的4.2)；-增加了缩略语“BTC\“CVN”“QT”“TMCP”（见4.2)，便于理解和计算管道断裂韧性；增加了管输流体的分类并明确了CO2为E类流体（见6.2)，CO2的分类是CO2输送管道的重要设计参数；
-增加了CO2中杂质含量的规定主要考虑因素（见6.3)，杂质含量对CO2的物理化学性能以及相态产生重要影响，从而影响CO2输送管道的设计参数；-增加了壁厚计算主要由内压准则确定的要求，删除了考虑延性断裂的最小壁厚计算方法（见7.3)，与目前通用的壁厚计算方法统一；增加并细化了断裂控制的相关要求（见7.4），断裂控制是决定CO2输送管道安全运行的重要方面，并与烃类管道存在差异；本文件做了下列编辑性改动：
-用资料性引用的GB/T24259替换了ISO13623、EN1594和AS2885（见6.2)；增加了非金属材料抵抗快速气体减压能力和二氧化碳化学相容性试验方法（见7.2.3），便于开展相关非金属材料相容性评价试验；增加了GB50251的资料性引用（见7.3.3)；更改了容积组成单位（见附录A)；增加了管道内含有游离水，一般不采用化学添加剂的方式进行内腐蚀控制的说明（见C.3)，加GB/T42797—2023
入控制内腐蚀的化学添加剂会对管道产生其他不良影响；更改了附录D内容，便于开展管道止裂韧性计算。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国石油天然气标准化技术委员会（SAC/TC355)提出并归口。本文件起草单位：中国石油集团工程材料研究院有限公司、长庆工程设计有限公司、吉林石油集团石油工程有限责任公司、中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司、国家石油天然气管网集团有限公司科学技术研究总院分公司、中国石油大学（华东）。本文件主要起草人：付安庆、吕乃欣、张箭啸、石少敏、徐婷、李鹤、李发根、商永滨、王国锋、范君来马占恒、宏小龙、张楠、王峰、张德平、马锋、谭笑、曹燕、曹宇光。IV
1范围
二氧化碳捕集、输送和地质封存管道输送系统
GB/T42797—2023
本文件规定了二氧化碳流输送管道安全可靠性设计、建设和运营等方面的要求和推荐做法。本文件还规定了二氧化碳流的介质性质、二氧化碳输送和监测相关的健康、安全、环境等方面内容。本文件适用于：
刚性金属管道；
管道系统；
-输送二氧化碳流的陆上及近海管道；已建管道改造的二氧化碳流输送管道；以储存或者利用为目的的二氧化碳流管道输送；以气相和密相输送的二氧化碳。捕集和输送之间的系统边界节点位于管道人口阀门处，如图1所示。为了满足本文件所述的输送要求，通过捕集过程或工艺将二氧化碳流的成分、温度和压力控制在规定范围内。输送和封存之间的系统边界节点位于二氧化碳流离开输送管道并进人封存基础设施处。4
标引序号说明：
来自捕集点的二氧化碳，比如来自发电厂和其他工厂等；
隔离接头；
管道系统边界；
来自其他来源的二氧化碳；
本文件适用的管道系统；
边界至封存设施；
陆上封存设施；
海上封存设施；
用于提高采收率（EOR)设施；
立管（不包含在输送系统内）：11
海底阀（包含在输送系统内）：海滩阀；
近海管道：
陆上管道；
阀门；
海岸；
开阔水域；
第三方输送系统；
-7、8、9用途之外的出口；
中间增压装置。
图1本文件适用的系统边界图
GB/T42797—2023
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/T9711石油天然气工业管线输送系统用钢管（GB/T9711—2017,ISO3183：2012，MOD）ISO20765-2天然气热力学性质计算第2部分：广泛适用的单相性质（气体、液体和致密流体）[Natural gasCalculationofthermodynamicproperties—Part2：Single-phaseproperties(gas,liquid，anddensefluid)forextendedrangesofapplication3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
二氧化碳流
CO2stream
主要由CO2组成的流体。
腐蚀裕盘
corrosionallowance
在设计时增加的管道额外壁厚，以补偿在设计使用寿命期间由于内/外腐蚀引起的壁厚减薄。3.3
critical pressure
临界压力
临界温度(3.4)下的蒸气压力。
注：纯CO2的临界压力是7.28MPa(表压)。3.4
临界温度
criticaltemperature
液体保持液相的最高温度。
注1：高于该温度时，仅通过增大压强的方式不能使气体液化，注2：纯CO2的临界温度是304.03K(30.88℃)。3.5
densephase
以液相或超临界态存在的CO2。
延性断裂
ductile fracture
存在大量塑性变形的断裂。
止裂器
fracture arrestor
为阻止裂纹扩展，安装在管道上的装置。注：止裂器也称为裂纹阻止器。3.8
游离水
freewater
未溶于气相或者密相CO2相的水。注：水是指纯水、含有溶解盐的水、水湿盐、水-乙二醇混合物或者其他含水混合物。2
内涂层管internal coatingpipe使涂层以机械方式与钢管的内表面结合所形成的管子。minimum design temperature
最低设计温度
在安装和运行期间，组件或系统可承受的最低温度。非凝气
non-condensablegases
管道运行条件下，以气体状态存在的部分化学物质。运行范围
operating envelope
设备或系统运行过程中，不超过安全许可范围内的参数限制范围。管道投产pipelinecommissioning与管道系统最初充装和升压管输流体有关的系列活动。3.14
管道脱水pipelinedehydration
GB/T42797—2023
为达到输送系统最大设计输送能力，将二氧化碳流（3.1)中的水脱至低于饱和水平的过程。3.15
pipelinedewatering
管道干燥
管道系统静水压力试验后去除水的过程。3.16
快速气体减压
rapidgasdecompression
流体以分子态迁移到聚合物中，并以气泡的形式聚集并在压力降低后破裂引起的现象。3.17
饱和压力
saturation pressure
在一定温度下，与液相达到平衡的蒸气压力。注：也称为饱和蒸气压。
短期储存
short-term storage reserve
为保持管道内流体能够在一定压力下储存而形成的流体累积段。3.19
风险threat
若未进行适当控制，单独或与其他危险源可能造成损害或产生负面影响的活动或状况。4符号和缩略语
4.1符号
下列符号适用于本文件。
E——杨氏模量，单位为兆帕(MPa)流变应力，单位为兆帕（MPa）
R——钢管外半径，单位为毫米（mm）RcvN——特征CVN能量除以试样横截面积，单位为焦耳每平方毫米（J/mm2）t
钢管名义壁厚，单位为毫米（mm）3
GB/T42797—2023
针对内部压力的钢管最小壁厚，单位为毫米（mm）tminDP
tminHs——抗水击的钢管最小壁厚，单位为毫米（mm）P——裂纹尖端压力，单位为兆帕(MPa)D——钢管外径，单位为毫米（mm）4.2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
BTC：巴特尔双曲线（BattelleTwoCurve）CCS：二氧化碳捕集和封存（CarbondioxideCaptureandStorage）CVN：夏比V型缺口（CharpyV-Notch）EOR：提高原油采收率（EnhancedOilRecovery）GERG：欧洲天然气研究组织（EuropeanGasResearchGroup）IMP：完整性管理计划（IntegrityManagementPlan）MAOP：最大许用操作压力（MaximumAllowableOperatingPressure）QT：淬火加回火（QuenchandTemper）SCADA：数据采集与监视控制系统（SupervisoryControlandDataAcquisition）TMCP：控轧控冷(ThermoMechanicalControlProcess)5介质性质
5.1通则
影响管道输送的介质包括纯CO2、CO2流和混合CO2流。按照ISO20765-2规定，纯CO2及含杂质CO的性质与烃类流体不同，且其性质可影响管道生命周期的所有阶段。
可根据试验数据或者文献资料确定纯CO2的热力学和化学性质。在CO2输送的运行范围内，温度和压力都是变化的，并且不同管道的温度压力运行范围也不同。CO2可是气相或密相，当CO2接近饱和压力时，气相与密相的密度变化很大，宜避免在接近饱和压力状态下运行。在设计和运行时，宜避免出现两相流。
为避免CO，流中的杂质影响管道完整性，在设计阶段应规定CO2流中允许的最大杂质含量。在CO流进入管道之前，应安装监测设备对其组分进行监测。CO2流组分的信息见附录A。5.2、5.3、5.4旨在告知设计者和管道运营者如何选用正确参数，以避免影响管道完整性。5.2纯cO2
5.2.1热力学性质
CO的热力学性质，尤其是饱和压力，对管道设计产生显著影响。MAOP高于临界压力时，应将临界压力作为基本设计参数。为避免管道发生延性断裂，在压力和温度的运行范围内，应保证饱和蒸气压曲线上的压力和温度不超过临界压力和临界温度。5.2.2化学反应和腐蚀
纯CO2不会与管道发生化学反应，也不会引起管道内腐蚀。5.3CO2流
5.3.1热力学性质
CO，流组分的变化不仅引起相图和物理、化学性质变化，还会导致饱和压力发生变化。为避免发4
GB/T42797—2023
生延性断裂，应将饱和压力的最大值作为基本设计参数。在压力和温度的运行范围内，应保证饱和蒸气压曲线上的压力和温度不超过临界压力和临界温度。CO2流的饱和压力可参见ISO20765-2中GERG公式或经验公式进行计算，也可采用其他经验证有效的适用于某些特定CO2组分的验证方法来确定。
5.3.2化学反应
CO，流中的杂质可能发生反应形成其他化合物，这些化合物可能影响CO.流的热力学性质，严重时将形成游离水相、发生固体沉积或者引起腐蚀，故宜考虑CO2流中的不同杂质，并宜通过模拟或者试验进行验证。
5.4混合c02流
新气源引人正在运行的管道系统前，应进行设计校核，以确保改变后的CO，流仍适应管道设计和运行要求。
6规划和设计
6.1通用要求
CO2管道输送系统的规划和设计除参考本文件外，还应符合国家现行有关标准、规范的要求。6.2安全理念
安全保障有多种方式，可采用基于风险和概率的设计和运行方式，也可采用确定性方式。GB/T24259等标准包含了这些内容。在进行风险评估、风险管理和危险识别时，设计者和管道运行者宜参考这些文件。
在管道设计中，现有管道标准要求按照针对公共安全的潜在危险对流体进行分类，应识别与其他流体（如天然气)的危害差异，还宜考虑CO，管道相关统计数据的有限性。由于设计准则和运行条件存在差异，其他管道事故数据库（如天然气管道），可能不适用于CO流输送管道。因此，宜谨慎使用这些数据。按照对于公共安全的潜在危险，管输流体应归到下列5类之一，如表1所示。表1管输流体划分
水基不可燃流体
在环境温度及大气压力下是液体的易燃和/或有毒流体。典型的例子是石油及石油产品。甲醇是一种易燃且有毒的流体的例子
在环境温度及大气压力下是无毒气体的非易燃流体。典型的例子是氮气、氩气和空气无毒、单相的天然气
在环境温度及大气压力下是气体，并可以作为气体和/或液体、或超临界流体输送的易燃和或有毒流体。例如：氢气，二氧化碳，天然气（D类里的除外），乙烷、乙烯、液化石油气（如丙烷及丁烷），天然气凝析液，氨及氯气
参照ISO13623：2017，CO2被划分为E类流体。应分开考虑陆上和近海管道的失效统计数据，尤其是外部第三方破坏造成的失效数据。收集来自不同地区的数据时，宜考虑不同设计方法导致的差异。例如，不同地区对于管道最小埋深的要求不尽相同，因此，管道遭第三方破坏的概率或严重程度也会不同。5
GB/T42797—2023
开展概率分析时宜详细检查可用的历史事故数据，并采用与实际CO2管道项目最相关的数据。开展失效统计时，设计者宜考虑依据等效规范设计的管道。当采用其他相关管道系统的事故数据开展概率分析时，宜慎重考虑和仔细评估。宜谨慎统计由于腐蚀等原因造成的管道内部失效统计数据，同时充分考虑CO2流的水露点和酸露点控制情况，缺乏露点控制会增加CO输送管道因内腐蚀速率升高而发生失效的可能性。6.3设计准则
从CO2产生到封存的整个过程中，采用的设计规范应保持一致，并满足不同用途CO2中杂质含量的规定。杂质包括机械杂质和气体组分，主要考虑以下因素：a）宜根据目标市场对气质的需求控制CO2中杂质含量，如对于EOR采油，主要是满足混相驱油的要求；
应满足管道安全输送的要求，控制H2S等有毒气体和腐蚀性气体的含量，并应严格控制水露b）
点，确保管道输送过程中不会有游离水析出；符合国家和地方在环境保护等方面有关法律、法规的规定；c)
d）在满足a)～c)要求的基础上，宜降低上游对气体处理的成本；e）CO2输送管道对气源组分的要求见附录A。6.4CO2管道系统的可靠性和适用性在评估管道的可靠性和适用性时，宜考虑从CO2生产到封存过程的某一部分的可靠性或适用性对其他部分的设计和运行的影响。在评估管道系统中某个组件的适用性时，宜注意与其他组件的相关性，比如泵和阀门等管道系统组件必然相互关联。还宜注意为关键组件提供穴余或多样性储备，提高运行适用性，避免管道停运造成的阀门之间的CO2泄放。6.5短期储存
管道内的短期储存可缓冲CO2输配过程中的变化。在项目设计阶段和运营期间，宜根据其他因素，校核和优化短期储存和其他缓冲解决方案的使用范围。宜考虑密相管道系统短期储存的有限适用性。气相输送管道系统的短期储存能力更强。6.6第三方气源要求下载标准就来标准下载网
任何第三方气源进入现有或新建管道应符合本文件的要求。6.7系统设计
6.7.1通用要求
CO2管道输送系统的设计除应符合现行油气管道标准外，还应符合6.7.2的要求。6.7.2压力控制和超压保护系统
对于可能超压运行的管道、设备应设置压力控制和超压保护系统。对于密相输送管道，压力控制系统的设计应确保在管道运行范围内、流量减少和管道停运等情况下CO，都处于密相状态。
为避免管道内蚀，压力控制系统设计宜确保管道在停运情况下具有安全裕量以避免产生游离水(见6.8)。
可通过CO2泄放降低管道内压，设计时应确保任何情况泄放不会对人员和环境产生不利影响。分析泄放CO2的相变和由此产生的羽流扩散效应见附录B。6
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