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弯管磨损和腐蚀的相互作用

2018-12-22 10:10:58

管道在输送油品时,油品中通常夹杂着液滴或岩屑颗粒,造成管壁的冲蚀破坏,尤其是流体在弯头转向时,会对弯头造成严重的冲刷腐蚀,甚至出现设备失效等情况。如何提高输油管路系统抗冲刷磨损的能力,避免管道壁面材料磨损减薄、失效穿孔等问题,己成为科研工作者的研究热点之一。

在特定工况下通过冲刷实验的方法研究了管壁材料磨损和腐蚀的相互作用。对稀相气固两相流中带堵头的T型管及弯管的相对冲蚀磨损程度进行了预测,得出颗粒的运动和冲蚀磨损的形成与颗粒受到的阻力及颗粒的惯性力有关的结论。分析了流速、温度、压力对弯管的冲蚀影响,得出如下结论:压力小于6MPa时可以忽略压力对弯管冲蚀的影响;在流速及压力相同的条件下,温度为60℃时弯管的磨蚀率较大。

分析了流速、颗粒质量流量、放置方式对弯管的冲蚀影响,但并没有对颗粒直径进行讨论。彭文山等叫采用控制变量法研究了颗粒流速、流量、颗粒直径对弯管冲蚀磨损的影响,不足之处是只研究了单一变量对冲蚀的影响,不具有广泛性。还有学者研究了冲蚀量与流速、颗粒直径、攻角等影响因素的关系,但是研究结果仅指出单一变量因素下的冲蚀变化,对其他因素的协调作用研究甚少。本文针对输油管道90°弯管进行液/固两相流冲蚀仿真模拟研究,研究流速、颗粒质量流量、颗粒直径的协调作用对弯管冲蚀产生的影响。

在上游水平直管段部分,流场较为稳定,沿流动方向流体压力以恒定速度递减;受茹性力的影响,速度分布保持近壁面处速度小、管道中心轴线处速度大的抛物线型分布;流体在流经弯头处时,流动方向随着管道发生急剧变化,产生强烈的二次流,导致速度场和压力场稳定变化的规律遭到破坏,较大速度位于弯管内拱壁面处,较小速度位于弯管外拱壁面处,较大压力位于弯管外拱壁面处,而较小压力位于弯管内拱壁面处。这是因为:离心力的作用使大部分流体通过冲击弯头外拱壁面发生反射从而改变原来的流动方向,因此外拱壁面受到的压力大于内拱壁面,且内拱壁面出现负压,在弯头处自内拱壁面到外拱壁面保持压力梯度递增趋势。流体流出弯头后,流场逐渐平稳,重新恢复进入弯头前直管段的流场状态。

弯头两颊及外拱壁处所受冲蚀破坏更为严重,较大位置主要位于弯头外拱壁面处。为了更地描述90°弯管的冲蚀分布规律,以管道为起点,沿流体流动方向取管道径向截面,并计算各截面上的磨损率并绘制曲线。

距管道0~5.0m为上游水平直管段,该区域冲蚀率相对较低,这是因为直管内部的流体流动方向与管道轴线平行,流体沿着与管道轴平行的方向流动,流体和所携带颗粒对管壁冲击力主要是横向切力,对管壁的破坏较小。

距管道5.0~7.0m为弯管段,该区域冲蚀率较高,这是由于在弯头处,流体方向发生急剧变化,颗粒受到离心力的作用纵向撞击管壁材料,造成较大的冲蚀破坏。在距管道6.5m左右冲蚀率达到峰值,该处与外拱壁面靠近弯头出口30°~90°位置相对应,在该区域外侧壁面冲蚀率明显大于内侧壁面。距管道7.0~12.0m为下游竖直直管段,该区域的冲蚀率明显大于弯管上游水平直管段冲蚀率,这是由于颗粒与外拱壁碰撞完成后受到惯性作用,加上受二次流的影响,加强颗粒与管道壁面材料的撞击,所以在弯头出口至下游竖直直管段一段距离内仍出现了明显的冲蚀集中区域。

现如今随着时代的快速发展,各种生产技术也在不断的更新和完善。我们会发现,现在拥有弯管加工的设备也越来越多样化了。同时由于消费者的要求日益提升,所以弯管加工设备的性能也在不断的进步和完善,只有这样,才能够满足用户的使用要求。

不过,在进行弯管加工的时候,我们要关注到一个问题,那就是产品的加工成本。实际上,影响其加工成本的因素有很多,下面我们一起来看下具体的内容。比如我们所使用的模具、设备检修等都会涉及到成本的变化,而且劳动力也会影响到生产成本的高低。

所以,如果想要控制生产成本的话,那么我们可以考虑一下弯管加工产品半径的灵活性。比如选择现有的模具能够减少模具的成本,同时也可以提高工作效率。此外,在允许的条件下,我们还应当尽可能的减少公差。这是因为公差越小,那么工作效率就比较高,这样可以降低成本费用,同时还可以减少劳力。

而有一部分的厂家为了减少生产成本,可能会采取一些其他的方法,比如有一些厂家会将弯管加工件的管壁减薄,这样虽然节省了成本,但是同时也需要更多的劳动力。而且管壁变薄也没有那么灵活,还需要根据客户的要求来制定。

对于弯管加工件来说,其中的防锈工作属于一个重要任务。这是因为如果防锈措施不到位的话,那么在后期使用过程中很容易就会出现腐蚀的问题。那么这将会严重影响到其的使用性能。因此,我们在生产过程中就要意识到这个问题的重要性,并且要采取适当的预防性措施。

首先,我们要从原材料的质量抓起。也就是说,在进行弯管加工之前,我们要确保所用原材料的质量满足加工要求,并且还要将其表面所存在的各种污物清理干净。其次,在进行清洗的时候,我们要选择合理的方法,以防止带来新的污染。

在弯管加工件已经制作好之后,较好是在其表面进行一层防护处理措施,这样一来,可以明显的其的性能。用户在后期使用的时候,也不必再担心生锈的问题。


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