石化管道冲蚀磨损的实验及数值模拟研究

发布时间：2020-09-14 13:55

　　冲蚀磨损是造成石化管道失效的主要原因,管道内的冲蚀主要发生在特殊管件如三通管、盲三通、异径管、弯头等流向或结构发生变化的位置。石化管道内流体常常为两相流和多相流,流动更加复杂,加大了冲蚀磨损研究的难度。本文首先自行设计并搭建了一套管流式冲蚀实验装置,获得了在水和砂子混合物冲刷下的三通管冲蚀速率,同时对同样尺寸同样体系的三通管进行CFD模拟,将模拟结果与实验结果进行对比,确定了合适的数值计算模型。其次,对特殊管件如三通管、盲三通、异径管在液固两相流的冲蚀磨损开展了模拟研究,分析了不同管件的易冲蚀位置,并考察了流速、颗粒质量分率、流动方向等因素对冲蚀的影响。结果表明,不同管件的冲蚀速率随介质流速的增大而非线性增大,随颗粒质量分率的变大而线性增大;竖直支管为入口的三通管的冲蚀磨损面积、最大冲蚀速率均比水平直管为入口的三通管大;对于盲三通结构,当盲管区长径比L/D=1时,冲蚀磨损的面积最小,冲蚀速率也较小,能有效的减小冲蚀磨损的风险;对于异径管结构,随着变径角度的增大,异径管冲蚀速率均呈现先变大后减小的规律。最后,对北海炼化的由三通、盲三通、弯头等管件组成的焦炭塔出口管段进行了冲蚀预测,预测结果与现场提供的测厚结果较为吻合。基于模拟结果,提出了4点测厚点布置的建议,该建议可指导实际管道的厚度检测,节约管道系统的检测成本。
【学位单位】：中国石油大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TE65;TQ055.81
【部分图文】：

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确定了合适的数值计算模型，为下一章特殊管验概述象的本质是管道内的流体力学问题，采用实验方遍采用的方法，随着研究的深入，国内外学者基和原理的冲蚀实验系统。目前，用于冲蚀现象研：射式冲蚀实验装置[86]的示意图，该类型装置的主要渣浆泵等组成，该装置的基本原理是通过搅拌将达喷嘴，以一定的冲蚀角度和流速冲蚀试样室中台主要的优点是易控制流速和冲蚀角度，产生冲现电化学的分析测试，但这种平台的工作效率较蚀的影响。

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图 2.2 旋转式冲蚀磨损试验机结构示意图2 Schematic drawing of the spiral erosion test a装置是有完整循环管路的实验系统，可实的反应管道内的冲蚀磨损现象。缺点费大，数据较难获得。因此，管流式冲数值模拟结果验证和实际冲蚀量及冲蚀通管冲蚀减薄速率进行测量和对数值模管流式冲蚀实验装置，研究液-固两相流实验平台总体结构及组成部件实验平台的设计出发点是模拟石化管道含量下的管道冲蚀磨损实验，可研究不

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第2 章管流式冲蚀实验平台的搭建及实验研究管流式冲蚀实验平台可以实现不同结构和不同工况下的冲蚀实验，实验平台的设计原理是利用料罐对水和砂子进行搅拌，通过渣浆泵以一定的流速运输混合物至测试段，对管道进行冲蚀实验。2.2.1 管流式冲蚀实验平台总体结构实验平台主要由渣浆泵、管路系统、电磁流量计、压力表、料罐、电动调节阀、快开阀等组成，管流式冲蚀实验平台总体结构图及单线流程图如图 2.3 和图2.4 所示，总体平台的长度 4m，高度 1m，宽度 1.5m。测试段安装三通管，所用材料为 20 号钢，在测试段进出口有波纹管连接，其他管路均由 PVC 材料管道构成

【参考文献】