沖蝕磨損是造成石化管道失效的主要原因,管道內(nèi)的沖蝕主要發(fā)生在特殊管件如三通管、盲三通、異徑管、彎頭等流向或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的位置。石化管道內(nèi)流體常常為兩相流和多相流,流動(dòng)更加復(fù)雜,加大了沖蝕磨損研究的難度。本文首先自行設(shè)計(jì)并搭建了一套管流式?jīng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置,獲得了在水和砂子混合物沖刷下的三通管沖蝕速率,同時(shí)對(duì)同樣尺寸同樣體系的三通管進(jìn)行CFD模擬,將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,確定了合適的數(shù)值計(jì)算模型。其次,對(duì)特殊管件如三通管、盲三通、異徑管在液固兩相流的沖蝕磨損開展了模擬研究,分析了不同管件的易沖蝕位置,并考察了流速、顆粒質(zhì)量分率、流動(dòng)方向等因素對(duì)沖蝕的影響。結(jié)果表明,不同管件的沖蝕速率隨介質(zhì)流速的增大而非線性增大,隨顆粒質(zhì)量分率的變大而線性增大;豎直支管為入口的三通管的沖蝕磨損面積、最大沖蝕速率均比水平直管為入口的三通管大;對(duì)于盲三通結(jié)構(gòu),當(dāng)盲管區(qū)長(zhǎng)徑比L/D=1時(shí),沖蝕磨損的面積最小,沖蝕速率也較小,能有效的減小沖蝕磨損的風(fēng)險(xiǎn);對(duì)于異徑管結(jié)構(gòu),隨著變徑角度的增大,異徑管沖蝕速率均呈現(xiàn)先變大后減小的規(guī)律。最后,對(duì)北海煉化的由三通、盲三通、彎頭等管件組成的焦炭塔出口管段進(jìn)行了沖蝕預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)提供的測(cè)厚結(jié)果較為吻合。基于模擬結(jié)果,提出了4點(diǎn)測(cè)厚點(diǎn)布置的建議,該建議可指導(dǎo)實(shí)際管道的厚度檢測(cè),節(jié)約管道系統(tǒng)的檢測(cè)成本。
【學(xué)位單位】：中國(guó)石油大學(xué)（北京）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TE65;TQ055.81
【部分圖文】：

確定了合適的數(shù)值計(jì)算模型，為下一章特殊管驗(yàn)概述象的本質(zhì)是管道內(nèi)的流體力學(xué)問題，采用實(shí)驗(yàn)方遍采用的方法，隨著研究的深入，國(guó)內(nèi)外學(xué)者基和原理的沖蝕實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。目前，用于沖蝕現(xiàn)象研：射式?jīng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置[86]的示意圖，該類型裝置的主要渣漿泵等組成，該裝置的基本原理是通過攪拌將達(dá)噴嘴，以一定的沖蝕角度和流速?zèng)_蝕試樣室中臺(tái)主要的優(yōu)點(diǎn)是易控制流速和沖蝕角度，產(chǎn)生沖現(xiàn)電化學(xué)的分析測(cè)試，但這種平臺(tái)的工作效率較蝕的影響。

圖 2.2 旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕磨損試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖2 Schematic drawing of the spiral erosion test a裝置是有完整循環(huán)管路的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可實(shí)的反應(yīng)管道內(nèi)的沖蝕磨損現(xiàn)象。缺點(diǎn)費(fèi)大，數(shù)據(jù)較難獲得。因此，管流式?jīng)_數(shù)值模擬結(jié)果驗(yàn)證和實(shí)際沖蝕量及沖蝕通管沖蝕減薄速率進(jìn)行測(cè)量和對(duì)數(shù)值模管流式?jīng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置，研究液-固兩相流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)及組成部件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)是模擬石化管道含量下的管道沖蝕磨損實(shí)驗(yàn)，可研究不

第2 章 管流式?jīng)_蝕實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建及實(shí)驗(yàn)研究管流式?jīng)_蝕實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)和不同工況下的沖蝕實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)原理是利用料罐對(duì)水和砂子進(jìn)行攪拌，通過渣漿泵以一定的流速運(yùn)輸混合物至測(cè)試段，對(duì)管道進(jìn)行沖蝕實(shí)驗(yàn)。2.2.1 管流式?jīng)_蝕實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由渣漿泵、管路系統(tǒng)、電磁流量計(jì)、壓力表、料罐、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、快開閥等組成，管流式?jīng)_蝕實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)圖及單線流程圖如圖 2.3 和圖2.4 所示，總體平臺(tái)的長(zhǎng)度 4m，高度 1m，寬度 1.5m。測(cè)試段安裝三通管，所用材料為 20 號(hào)鋼，在測(cè)試段進(jìn)出口有波紋管連接，其他管路均由 PVC 材料管道構(gòu)成

【參考文獻(xiàn)】

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