随着能源转型的推进，天然气基础设施将以气态能源载体的形式为可再生能源提供高效的运输和储存能力，并使整个能源系统更加灵活和更具弹性。

出于实际和经济原因，未来的可再生天然气基础设施将主要基于将现有天然气输送管道转换为纯氢(100%氢气)或混氢(氢气和天然气的混合物)管道。虽然氢气管道的概念并不是新的——已经有数千公里的氢气管道投入使用——但将氢气引入现有的天然气输配网络带来了独特的挑战。如果将现有的天然气管道重新用于运输大量氢气，与之前的服务相比，这可能会带来新的威胁，并且这些威胁的管理、控制和缓解可能具有挑战性。

为了在这一过程中支持管道企业，ROSEN 集团提出了一个整体氢气管道完整性管理框架如下图所示，为现有天然气管网安全高效地转换为纯氢或掺氢管道的可靠运行提供了技术路线图，以延长现有能源系统的使用寿命。

这种完整性方法基于对材料对氢脆或加速疲劳开裂的敏感性等问题的广泛且已经完成的研究，以及已经可用于绘制应力水平升高的材料特性、几何形状和变形特征的诊断技术，以及可能是疲劳裂纹起点的特征。

完整性框架的第一阶段包括了解潜在威胁。从本质上讲，潜在威胁可分为三大类。一是无论运输何种介质都存在的威胁，例如外部腐蚀或第三方损坏。二是氢造成的直接威胁，如开裂。三是氢引起的管道材料特性变化，例如脆化和疲劳敏感性增加。

然后，应根据有关管道材料特性和施工期间使用的焊接程序、当前管道条件和任何已知特征以及历史和计划的运营范围的现有知识来评估这些威胁。该评估的主要成果将是确定有关当前管道状况的任何知识差距。

然后可以使用现有的在线检测工具和破坏性测试技术的组合来填补这些已识别的知识空白。在现有天然气管道向氢气的转换过程中，与在线检测服务特别相关的是裂纹检测和材料特性测定。材料特性的确定尤为重要，因为在“传统”天然气管道中，更坚固的材料几乎总是更好，这导致管道厂和运营商在历史上生产和使用的管道强度或等级明显高于绝对要求。

在氢气服务中，这种“超强度优势”并不总是如此，现有的规范往往会限制最大允许强度。ROSEN 开发的材料性能检测工具包括一种在线技术，可以无损地测量管道长度上每个接头的强度，以及一种识别马氏体硬点的技术。这些服务能够识别出强度特别高的区域或马氏体硬点，这些区域可能成为氢相关降解的焦点。可以使用裂缝检测和金属损失工具来识别和表征由施工或使用中损坏引起的现有特征或缺陷。

在这种情况下，还需要注意的是，运行多种检测技术可以获得协同效益，因为可以叠加和分析信息，以帮助提高识别概率和特征分类。根据现有知识和管道的当前状况，将这种适当的诊断工具组合作为基线检查运行可能是谨慎的做法，以促进对未来任何损坏或材料退化迹象的有效比较和监测。

一旦确定并成功执行了适当的管道检测运行，就可以分析和评估收集到的信息。这些完整性评估既应识别直接威胁，这将需要有针对性的验证和维修活动，并为氢能适应服务活动提供输入数据。最后，这些结果需要反映在更新的风险评估中，作为稳健的未来完整性管理计划和流程的输入。

像所提出的氢气完整性框架这样的整体方法——包括通过最佳实践检查数据对潜在威胁有充分的了解——能够将氢气安全地引入现有的天然气网络，并使输送大量氢气的管道持续高效运行。