90°竖直弯管的液固两相流冲刷腐蚀模拟

沈雅欣，赵会军，彭浩平，慈 智，程雅雯，张家源

（1.常州大学油气储运重点实验室，常州213016；2.江苏省天然气有限公司，南京210000；3.中国石化胜利油田石油开发中心有限公司，东营257000）

暴露在运动流体中的设备会遭受冲刷腐蚀，使用寿命大大缩短。近年来，由冲刷腐蚀而造成的管线及设备破坏事故呈上升趋势，严重影响着油气田的安全生产［1-3］。其中，液固两相流条件下的弯管冲刷腐蚀尤为严重。

目前，对液固两相流条件下的冲蚀数值模拟研究主要集中于流体参数变化对管件冲蚀的影响。ANTHONY等用PHOENICS软件对U型管内的两相流冲蚀进行了数值模拟，得到湍流对固体粒子的影响规律［4-6］；J POSTLETHWAITE等提出适用于管流液-固两相流的冲蚀模型，此模型计算得到的冲刷腐蚀率与试验结果吻合较好［7-8］；JOHN 等［9-10］研究了Stokes数对于冲蚀率的影响，分析了特定流量、一定粒径的颗粒在特定流速下的冲蚀；周三平等［11-12］讨论了流体力学因素的重要性，论述了如何从流体力学方面控制冲刷腐蚀；郑友取等考虑了壁面粗糙度与颗粒旋转等因素，对管内固体颗粒的冲蚀特性进行了深入研究，为管道的防磨提供了较为可靠的数值依据和理论参考［13-15］。然而，以上研究并未考虑砂粒颗粒、不同重力方向等参数对弯管冲蚀的影响。因此，本工作建立了90°竖直弯管数值模拟模型并分析了四种流向模型，探究了流速、粒径、砂粒质量流量、重力方向等对弯管冲蚀的影响并进行了室内试验验证。以期为进一步研究多相混输管道冲刷腐蚀机理，预测弯管寿命，保障油气田安全生产提供理论依据。……