含砂天然气管道弯管冲蚀磨损特性研究

当天然气管道中混有砂粒时，弯管易受冲蚀而使其壁厚减薄。为此，以国内某含砂气田输气首站内的工艺管道为例，采用Fluent软件对弯管的冲蚀磨损特性进行了数值模拟研究。结果表明：在正常输气工况下，弯管外拱的下部为其冲蚀磨损集中区，且最大局部减薄量为0.4 mm/a。另外，弯径比的增大会扩大弯管的冲蚀磨损集中区范围，同时使其最大冲蚀磨损速率减小；内径的增大不会改变弯管的冲蚀磨损集中区分布，但会造成其最大冲蚀磨损速率减小。研究结果可为后续进一步研究弯管的冲蚀磨损防护措施提供参考。     

液态CO_2输送管道弯管处冲刷腐蚀数值模拟

由于沿程阻力和外界环境的变化,液态CO_2管道内的CO_2会发生相态转变,含有杂质水的液态CO_2夹带的气态CO_2会对管道弯管处产生冲刷腐蚀。为了描述管道内部的冲刷腐蚀规律,利用ANSYS CFX软件对90°弯管的冲蚀现象进行数值模拟。模拟结果表明:冲蚀速率在弯管段60°~80°之间取得最大值;入口处流体速度由4 m/s增加到12 m/s,管壁的冲蚀速率由3.92×10-6kg/(m2·s)增加到3.47×10-5kg/(m2·s);随着弯管曲率半径增加,最大冲蚀速率产生位置发生前移。研究结果可为长距离液态CO_2管道铺设提供参考。     

管道流量与弯管压差的关系及流量系数的实验研究

用实验的方法研究了管道流量与弯管压差的关系，得出流经弯管的流量与弯管的压差△p的表达式√-2△p/ρ有良好的线性关系。提出了弯管流量系数的确定方法并得出弯管流量系数稳定的关键是弯管结构参数，弯管结构参数在适当范围内，管内流速大幅度变化时，弯管的流量系数变化不大近似的一常数，且与弯管直径，介质无关。弯管作为管道流量的检测元件对直管段无严格的要求，在不同的直管段条件下，流量Q与压差△p的关系表达式√-2△p/ρ的线性关系有极好的一致性。     

内压对管道系统柔性分析的影响

针对在进行管道应力分析时忽略内压对管道系统柔性的影响,文中对承受内压的管道的轴向伸长进行了推导分析,并结合ASME B31规范说明内压对弯管柔性系数和应力增大系数的影响。结果表明:内压对管道轴向伸长的影响较大,对于壁厚一致的弯管,内压使弯管趋于张开;随着管径的增大和采用高强度钢,内压对弯管柔性系数和应力增大系数的影响增强。对于温度变化范围小的大直径、高强度管道(如长输管道),应考虑内压的影响。对于是否考虑内压对弯管柔性系数和应力增大系数的折减作用,应结合具体的操作工况确定。     

含特殊管段的热油管道稳态温度场计算方法

特殊管段会影响热油管道运行的安全,为此详细探讨了含特殊管段的热油管道稳态温度场计算方法,建立了管道稳态运行的热力模型,利用有限元法对其进行求解.在计算管道轴向温度时,提出不同管段取不同环境温度;在求解横向温度场时,对埋地段提出不同埋深利用不同热影响半径,而对架空段和浸水段,则利用虚拟热影响区.模拟实例表明:特殊管段对管道的热力特性影响会给管道停输再启动的预测带来不利,充分证明了文中方法在计算含特殊管段的热油管道稳态温度场时的实用性.     

疏水装置放水管温度场的数值模拟

水蒸汽管道中的冷凝水由疏水装置排出。为研究极寒地区疏水装置放水管冬季结冰的问题,采用计算流体力学软件Fluent建立了放水管死管段热损失的物理模型,并对管道内部温度场进行模拟分析。模拟结果很好地显示了管道内的温度场,并得到了管道轴线上的温度分布,结果表明:死管段长度对管道内温度场有重要影响。将死管段长度控制在0.2 m以内,可有效避免放水管冷凝水结冰的问题。     

内压载荷下X80管道裂纹应力分布规律研究

为了研究内压作用下管道裂纹应力场分布规律,以含有表面裂纹的X80管道为研究对象,对不同形状、不同方向、不同内压、不同尺寸的含裂纹管道进行仿真分析和实验验证。结果表明:裂纹尖端处应力远大于裂纹中心应力。裂纹形状对应力影响作用较小,随着裂纹方向与管道轴向夹角增大,裂纹尖端应力先增大后减小,随着管道内压、裂纹深度、裂纹长度的增大,裂纹尖端处应力随之线性增大。其中,裂纹长度对裂纹尖端应力的影响小于管道内压和裂纹深度。     

管道开挖缺陷点破损程度评价研究

开挖检查是挖开管道直接观察和测试管道腐蚀及防护状况的过程,是管道外检测的重要工作之一。目前对管体存在的缺陷点破损程度的判断,主要由现场工作人员根据经验,由管道防腐层的缺陷点尺寸来判断破损程度。但是影响缺陷点破损程度的还有管体的阴极保护、杂散电流、管体表面腐蚀等情况。为了综合评价各种因素对缺陷点破损程度的影响,通过分析2007年、2008年西气东输东段3个标段的开挖数据,考虑管体的腐蚀情况、土壤腐蚀性、是否漏出管体、杂散电流干扰情况、缺陷点在管体上所处位置、管段类型（直管、弯头等）等6个方面对缺陷点破损程度的影响,提出一种新的判断管体缺陷破损程度准则。     

集气站内单井管道应力分析与强度评估

集气站内单井管道结构比较复杂、输送流体涉及油气两相流且流体压力较高,容易出现应力超标问题,为确保其安全运行,有必要对集气站内单井管道进行应力分析与强度评估。集气站所辖单井管道较多且与放空、计量分离管道等相通,考虑对不同位置的支撑作用,提出了不同的设计方案。根据设计资料,使用CAESARⅡ软件对集气站内单井管道及相连管道进行应力分析,校核其埋地管道弯头处应力情况。通过对不同支撑方案的比选可见:3种管道设计方案的一次应力、二次应力均能够顺利通过校核,确定应力值最低、支撑结构受力更合理的方案为该集气站内单井管道的设计方案。     

用压力波法监测顺序输送管道泄漏的特点

对于油品顺序输送管道，其管内可能同时存在物性不同的油品及其混合物，各种油品及混油段的长度和益又随时间油段的长度和位置又随时间而改变。这些不稳定因素将改变管道发生泄漏时产生的扰动信号。本文根据顺序输送管道的水力特性，分析混油段在不同位置时，其压力波在管道内的传播过程，说明管道于不同运行工况下发生泄漏的压力变化，提出顺序输送管道用太力波进行泄漏监测的方法。     

BINGHAM流体环空管流流动及传热规律研究

结合BINGHAM流体的本构方程、管流运动方程及能量方程 ,推导了BINGHAM流体环空管流速度分布及温度分布。由于BINGHAM流体具有屈服值 ,环空管流流动中会形成流核。流核的宽度与屈服应力成正比 ,与广义压力梯度呈反比。流核中心线偏离环空中心线 ,且偏向环空内侧。环空内外径之比越小 ,相对偏离越远。在其他条件不变的情况下 ,当屈服应力增大时 ,速度分布剖面变得愈扁平。当其他条件不变时 ,流核速度随环空内外径之比减小而增大。流核内温度变化比环空内外侧明显小 ,随屈服应力的增大 ,温度分布剖面愈扁平。     

长输天然气管道内腐蚀直接评价应用研究

文中基于标准规定和研究成果，论证了气质工况参数、高后果区与风险评价结果等输入数据对长输天然气管道内腐蚀直接评价结果有重要影响；针对丘陵地区某天然气长输管道，用PipePhase软件进行多相流模拟计算开展间接评价预测，并对预测内腐蚀敏感管段进行了直接检测，验证了ICDA的有效性。应用实例分析表明，针对部分长输管道，仅依据临界倾角分析不能确定需直接检测的内腐蚀敏感度点，应进一步开展多相流动分析，为更高效地开展长输天然气管道内腐蚀直接评价提出了建议。     

FCC催化剂在垂直立管中的蠕动特性实验研究

在直径150 mm、高5000 mm竖直管的实验装置上,以FCC催化剂为固体颗粒物料,采用P V6型颗粒速度测量仪以及压力传感器测量不同颗粒质量流率下竖直管中的颗粒流动特性.实验结果表明:立管中颗粒流蠕动特性受颗粒质量流率的影响.对于实验用FCC平衡催化剂,在颗粒质量流率较小时,颗粒流动为密集流,颗粒流蠕动明显.随着颗...     

基于流场分析的管道内腐蚀预测及检测技术

油气管道的内腐蚀是油气工业中很难解决问题之一。由于内腐蚀的影响因素众多,常规检测手段的精确度难以达到要求。应用基于流场分析（CFD）的计算机数值仿真技术,对工业管道、含CO2原油输送管道和含水天然气输送管道的流场分布和内腐蚀情况进行模拟,预测管道系统内流速最大位置和腐蚀严重的管段。结合现有的检测技术,针对腐蚀严重区域进行重点检测,可以避免盲目检测,提高检测工作效率。     

靖咸大落差成品油管道顺序输送的特点

运行中的顺序输送管道沿线压力的变化主要是由管路特性的变化和不同密度油品在管道中交替产生的,管道的落差越大,对压力的影响越明显。由于靖成输油管道具有落差大、翻越点多、地形复杂及进出油点多等特点,所以在成品油顺序输送时,随着混油段位置的变化,其管输量、各站进出口压力等均在变化。针对靖咸成品油顺序输送管道通过大落差地段的压力变化进行研究,对不同油品在大落差管道中交替时压力变化规律做了定性和定量的分析,并提出了危险点的压力控制措施。     

高含水原油集输管道内腐蚀检测监测技术

国内油田开发后期,原油集输管道含水率高,由内腐蚀导致管体腐蚀穿孔问题凸显,对于高含水原油集输管道,分析其内腐蚀影响因素,预测管体易腐蚀位置,采取有效的检测手段及具体监测方法解决。文中对高含水原油集输管道内腐蚀因素进行分析;建立典型管段模型进行FLUENT多相流模拟,得出水滴在弯头出口外侧及两颊处有沉积,为易腐蚀位置的结论。     

洪水冲击管道的模拟分析

根据计算流体力学的原理和方法，以流场数值模拟为基础，利用大型流体计算软件对洪水冲击管道流场进行了模拟分析，得到了流场分布、压力分布情况，计算出了不同裸露程度管道在不同流速洪水冲击下的受力数值，分析了管道裸露程度对管壁受力的影响。     

液体输送管道固液耦合振动的有限元分析

针对在工程中常见的液体输送管道 ,根据Hamilton原理 ,使用有限元法推导了管道的固液耦合振动方程。通过求解振动方程组的特征值得到管道的固有频率及临界流速 ,并讨论了液体的流速、压力变化对管道固有频率的影响。计算结果表明 ,管道的固有频率随流速的增大而降低 ,当流速等于或大于临界流速时 ,管道将发生静力失稳。     

成品油管道泄流清管器运行特性研究

泄流清管是一种新型高效成品油管道的清管方法，合适的旁通率可优化清管效果，并能避免清管器停滞等安全事故发生。文中利用OLGA软件构建了的泄流清管模型，模拟研究了不同管径、不同流速、不同旁通率条件下清管器的速度和运行距离特性，并重点研究了清管器速度对关键参数的敏感性。结果表明：管径越小，旁通率对清管器速度的影响越显著；管流速度在1.5 m/s以上时，泄流清管不会对清管器运行速度及清管时效造成太大影响。     

文丘里管水力空化现象的CFD模拟

针对文丘里管的水力空化现象,采用FLUENT软件进行数值模拟,通过模拟不同入口压力下文丘里管的空化现象,分析出湍动能和汽含率的分布情况,再模拟不同喉部直径和不同扩散段长度对于水力空化现象的影响.结果证明:出口压力一定时,增大入口压力可增强空化效果,且下游恢复压力越小;喉部直径越小,空化效应越强烈;并且增加扩散段长度可以强化空化现象.以上研究对于工程实际均具有重要的意义和作用.