砂粒对多相流弯管冲蚀的影响因素分析
摘要：冲蚀是一个管壁材料受固相颗粒重复撞击而剥落,又伴随着腐蚀的复杂力学过程。冲蚀严重时可能引起管道失效或泄漏,从而产生经济损失和环境污染。为了研究多相流弯管冲蚀的基本规律和主要影响因素,本文基于自行设计的循环管路进行了水-砂两相流对弯管段碳钢贴片的冲蚀试验。基于弯道流动特征分析、扫描电镜观察和贴片的冲蚀速率估计,得到了弯管段壁面的主要损伤特征。弯管段壁面可分为四个区:外拱璧、内拱璧和左右两颊壁面。外拱璧处试验贴片的主要损伤特征为大量压痕、划痕和近圆形的蚀坑分布,其壁面减薄的主要机制为弯道流动中砂粒的多次高速冲击和切削作用;而内拱璧处的损伤特征主要是蚀坑周围包围着腐蚀产物,流动中的砂粒低速冲击和腐蚀氧化作用更为明显;两颊壁面处冲刷磨损与腐蚀增重作用相当。此外,分析了砂粒粒径、含砂量以及贴片材质对冲蚀速率的影响。大粒径及较高含砂量对冲蚀速率均起到增强作用;壁面的材料属性有差异,表面形貌的损伤特征亦有不同。
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