仿生弯管的冲蚀磨损分析

朱鸿翔

（中石化四机石油机械有限公司，湖北荆州 434023）

0 引言

油气运输管道中含有许多的固体颗粒不断冲蚀着管道内壁，使得管道越来越薄，直至管道破裂穿孔，而对于弯管来说，冲蚀更加严重。因此为了增加弯管的使用寿命，国内外研究人员提出很多种解决方案。SONG等[1]通过研究证明在直管段内壁处建立一定数量肋条可有效的减小壁面的磨损率。FAN等[2]在弯管弯经处的内壁按照一定比例建立一定形状的肋条，并运用有限元仿真计算得到该方法能够有效降低弯管内壁的冲蚀速率。季楚凌等[3]通过建立不同仿生内壁加厚弯管模型，借助于数值模拟计算最终得出仿生表面可以减弱颗粒的冲击动能，其中横槽形内壁弯管较其他种弯管的耐磨性最好。孙鸿志[4]将贝壳耐冲蚀磨损机理应用到弯管内壁，通过仿真计算以及实验验证表面横槽形弯管中肋条可以有效降低颗粒冲击弯头壁面的速度，最后通过极差分析得到抗冲蚀性能最强的仿生弯管。上述方法都是在壁面布置各种形状的肋条来改变固体颗粒的运动轨迹从而降低冲蚀速率，但这些研究对于肋条的形状研究还较少。

本文以油气运输中常用的90°水平弯管为研究对象，重点分析采用仿生形态后弯管冲蚀磨损性能的改变情况。由于材料加工以及现场试验非常困难，仿生技术还没能应用于实际当中，但近些年，国内外很多相关领域专家学者们的研究表明，采用数值模拟技术可以有效预测各类弯管的冲蚀磨损情况。……