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砂粒對(duì)多相流彎管沖蝕的影響因素分析

白莉; 趙婷婷; 宋存德; 吳德君; 梅豆; 劉紛; 王通 中國石油大學(xué)(華東); 山東青島266000

摘要：沖蝕是一個(gè)管壁材料受固相顆粒重復(fù)撞擊而剝落,又伴隨著腐蝕的復(fù)雜力學(xué)過程。沖蝕嚴(yán)重時(shí)可能引起管道失效或泄漏,從而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。為了研究多相流彎管沖蝕的基本規(guī)律和主要影響因素,本文基于自行設(shè)計(jì)的循環(huán)管路進(jìn)行了水-砂兩相流對(duì)彎管段碳鋼貼片的沖蝕試驗(yàn)。基于彎道流動(dòng)特征分析、掃描電鏡觀察和貼片的沖蝕速率估計(jì),得到了彎管段壁面的主要損傷特征。彎管段壁面可分為四個(gè)區(qū):外拱璧、內(nèi)拱璧和左右兩頰壁面。外拱璧處試驗(yàn)貼片的主要損傷特征為大量壓痕、劃痕和近圓形的蝕坑分布,其壁面減薄的主要機(jī)制為彎道流動(dòng)中砂粒的多次高速?zèng)_擊和切削作用;而內(nèi)拱璧處的損傷特征主要是蝕坑周圍包圍著腐蝕產(chǎn)物,流動(dòng)中的砂粒低速?zèng)_擊和腐蝕氧化作用更為明顯;兩頰壁面處沖刷磨損與腐蝕增重作用相當(dāng)。此外,分析了砂粒粒徑、含砂量以及貼片材質(zhì)對(duì)沖蝕速率的影響。大粒徑及較高含砂量對(duì)沖蝕速率均起到增強(qiáng)作用;壁面的材料屬性有差異,表面形貌的損傷特征亦有不同。

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