流速和弯曲角度对弯头腐蚀行为影响仿真研究

目的研究不同弯度的铜镍合金管道在海水冲刷下的腐蚀规律,为弯头腐蚀控制奠定基础。方法以铜镍合金在海水中的极化曲线作为边界条件,通过k-ε湍流模型模拟30°、45°和90°三种弯头在不同流速下的腐蚀行为。结果流体进入弯头后,内侧流速明显加快,外侧流速减小,导致内管壁腐蚀严重。内侧局部强腐蚀区随弯曲角度的增大而后移,相应的腐蚀速率也会增加。同时,随着入口流速的增加,弯头管壁的腐蚀速率会加快,但不改变弯头内的最大腐蚀部位。结论弯头腐蚀速率与流速、弯曲角度密切相关。流速越高,弯曲角度越大,管壁的腐蚀速率越大。     

海水管路冲刷腐蚀数值模拟研究现状

分析了海水管路冲刷腐蚀主要影响因素,总结了国内外学者在海水管路冲刷腐蚀数值模拟方面的研究成果,并在此基础上对海水管路冲刷腐蚀数值模拟研究方向作出了展望。随着计算流体力学的发展,有效地结合试验数据与数值模拟对海水管路冲刷腐蚀现象进行研究,可以更好地预测海水管路冲刷腐蚀发生的部位及腐蚀速度。     

船舶海水管路直流杂散电流仿真研究

目的 针对某型船海水管路杂散电流腐蚀穿孔问题,研究海水管路直流杂散电流密度与直流电气设备机壳绝缘电阻关系,评估海水管路直流杂散电流腐蚀风险,提出直流电气设备机壳绝缘电阻要求,为船舶海水管路杂散电流控制提供技术支撑.方法 根据欧姆定律和腐蚀电化学原理,建立船体与海水管路直流杂散电流腐蚀仿真方法,模拟海水管路直管、弯管以及某船海水管路系统结构,以B10铜镍合金极化曲线为边界条件,开展管壁直流杂散电流密度仿真研究,并根据法拉第定律计算直流杂散电流腐蚀速率.结果 直流电气设备接地产生的直流杂散电流大部分流入船体,仅有少部分流入海水管路,正常情况下,机壳绝缘电阻大于1 M?,直流电气设备接地不会导致海水管路发生杂散电流腐蚀.结论 为避免直流电气设备接地造成海水管路杂散电流腐蚀,DC380 V和DC220 V电气设备机壳绝缘电阻应分别不小于211?和123?.     

含砂海水对40Cr钢加速冲刷腐蚀性能影响

目的研究40Cr钢在实际海水中的冲刷腐蚀性能。方法采用自制旋转冲刷实验装置,模拟实际海洋环境对40Cr钢进行实验。试验介质为含有质量分数为0.15%、0.3%、1%石英砂(300目左右)的青岛海域天然海水,冲刷流速分别为1、3、5 m/s。用交流阻抗谱和极化曲线测试检测其冲刷腐蚀性能,采用失重法测量冲刷腐蚀速率,并用扫描电镜观察其表面形貌,用XRD、EDS技术检测腐蚀产物成分。结果当流速一定,石英砂的质量分数为0.3%时,腐蚀速率最小,交流阻抗谱和极化曲线结合分析显示,此时最耐腐蚀,腐蚀产物成分为FeO(OH)。当含砂量一定时,随着流速的增加,试样腐蚀速率快速增加,耐蚀性逐渐下降,腐蚀产物主要成分为Fe O(OH)。结论流速对40Cr的冲刷腐蚀速率影响较大,而含砂量对冲刷腐蚀速率的影响较小。     

气液固多相流对法兰接缝处的腐蚀行为研究

目的揭示不同条件下法兰接缝处的腐蚀速率。方法基于流动动力学数值模拟软件,分析法兰接缝处的流场变化、不同因素的电化学腐蚀速率和冲刷腐蚀速率。结果在文中的研究条件下,随着接缝深度的增加,法兰接缝处的流速分布分为0～0.6 mm和0.6～5 mm两个阶段,在法兰接缝表面均存在明显的压力梯度层和温度梯度层。同时随着固体杂质质量流量的增大,法兰处腐蚀速率呈直线增大,当其质量流量大于4kg/s时,其腐蚀速率达到最大值;而含砂流体流速与腐蚀速率基本符合正态分布规律。结论对于气液固多相流条件下法兰处的腐蚀,主要是由于电化学腐蚀和冲刷腐蚀相互作用产生的,并且其冲刷腐蚀速率远远大于电化学腐蚀速率。     

纯锌在水环境中腐蚀行为

在淡水和海水环境中对纯锌进行实际曝露试验。结果表明,在淡水环境中,锌腐蚀率较小,腐蚀速率随时间延长而减小,生成的腐蚀产物具有一定的保护性能;在海洋环境,锌腐蚀严重,在全浸区1年试样就已腐蚀穿孔,其腐蚀速率随时间延长而减小,但在飞溅区却相反,腐蚀速率随时间延长而增加。     

考虑环空压力的生产套管CO2腐蚀速率预测

目的 预测考虑环空压力条件下不同产量、温度变化碳钢套管的腐蚀速率.方法 利用优化的经典半经验模型对碳钢套管的腐蚀速率进行预测.明确海洋环境碳钢套管CO2腐蚀的机理,找出海水中生产套管发生腐蚀的主要影响因素及腐蚀机理,通过CO2溶解度模型优化腐蚀速率预测模型,考虑温度、环空压力、产量等变化对腐蚀的影响规律,预测生产套管的...     

舰船海水管路腐蚀状态评估技术研究

目的研究建立舰船海水管路的腐蚀状态评估指标体系及评估方法。方法通过经验选择影响舰船海水管路腐蚀状态的重要指标,并确定相应评估方法、评价标准及权重。结果选择管材腐蚀程度、阴极保护状态、电绝缘保护状态、海水流速控制状态、密封材料密封状态5项参数组成海水管路系统腐蚀状态评估指标体系。结论可选用层次-模糊法对海水管路腐蚀状态进行评估,其中层次分析法(AHP)用来确定评价指标权重,模糊综合评判法用来处理评价指标值。     

海水管道内壁外加电流系统棒状辅助阳极保护距离探讨

目的研究不同管径海水管道在静态及不同海水流速环境中外加电流系统棒状辅助阳极对管道内部腐蚀防护的规律。方法模拟海水管道实海环境,对管道施加棒状辅助阳极外加电流阴极保护,连续测定管道不同部位保护电位,由此得到防护规律。结果静态试验中,随管径变小,最大保护距离越短,当管径直径≤100 mm时,棒状辅助阳极基本起不到保护作用,不适宜用此种方法保护。动态试验中,同一管径的管道,流速越大,保护效果越差,但影响不大,流速在2~4 m/s之间保护距离差异不大;不同管径,仍如静态实验结果相似,随管径变小,保护距离越短。结论棒状辅助阳极在海水管道中的保护距离有限,且不适合小管径管道,要想提供管道长距离稳定的保护效果需考虑其他方式。     

碳钢管路在某型艇舱底水中的腐蚀原因分析

目的调查20号碳钢在海水和舱内污水中的腐蚀原因。方法采用全浸腐蚀试验、电偶腐蚀测试、电化学测试和腐蚀形貌分析等方法对某型艇碳钢海水管路的腐蚀原因进行研究。结果获得了20号碳钢在海水和舱内污水中的腐蚀速率、腐蚀电位、极化曲线、阻抗图谱、腐蚀形貌等数据。结论舱底碳钢管的腐蚀主要是由于管内海水的腐蚀、焊接对管材的热影响和舱内污水的腐蚀作用引起的,其中管内海水的腐蚀作用是主要因素。     

竖直弯管中含固体颗粒分散泡状流冲蚀预测

目的研究竖直弯管在含固体颗粒分散泡状流下的冲蚀规律,探究管内气液分布、颗粒分布及三维冲蚀形貌之间的关系。方法提出基于VOF模型和DPM模型的瞬态冲蚀数值计算方法,利用Oka等人提出的冲蚀模型及Grant和Tabakoff提出的颗粒-壁面碰撞模型计算管壁冲蚀速率。结果基于VOF和DPM模型的CFD冲蚀计算结果与经验模型及简化CFD模型的计算结果相比,更接近实验值。分散泡状流中,固体颗粒大部分分散在液相中,管道不同截面处的含液率与颗粒粒含量相关性较大,下游直管段和弯头处固体颗粒的粒含量大于上游直管段。含固体颗粒弯管在分散泡状流作用下,冲蚀区域较大,冲蚀最严重位置出现在弯头出口处附近。结论含砂分散泡状流冲蚀条件下,竖直弯管冲蚀形貌与管内气液固分布直接相关,多相流冲蚀瞬态仿真方法可较准确计算气液固分布并预测管道冲蚀。     

直管道电场指纹法有效检测区范围的数值模拟

目的确定电场指纹法应用于直管道时的有效检测区大小。方法采用COMSOL多物理场数值模拟的方法,研究直管道模型在电场指纹检测时的电场分布特征,并探讨电流输入方式、电源电极尺寸、管道尺寸等因素对有效检测区的影响。结果双路电流输入方式能够获得更大的有效检测区,可提高电流利用率及检测效率。有效检测区大小受电源电极尺寸、管道壁厚变化的影响极小,受管道公称直径影响较大。有效检测区与电源电极的最小间距固定,约为管道公称直径的1.5倍。结论确定了电场指纹法应用于直管道时有效检测区的大小,为电场指纹法的管道检测规范的制定提供了科学依据。     

核电厂管道局部壁厚减薄快速评定方法研究

目的 解决核电厂实际运行中管道壁厚局部减薄缺陷快速评定的需求.方法 基于RCC-M规范的设计基本要求和核电厂管道评估的实践经验,基于3个工程化的分析假设,提出一种管道壁厚减薄的快速评定方法.其包含三部分内容:1)最小壁厚计算;2)结构完整性评价;3)功能性评价.分别采用管道壁厚减薄快速评定方法和SYSPIPE软件有限元...     

海洋油田水下集输-立管内两相流冲击力预测模型

目的分析两相流引起的冲击力与管道固有频率的流固耦合特性。方法针对海洋油田水下集输-立管系统内严重段塞流这一不稳定流动,通过构建气液两相流固耦合预测模型,分析管内段塞频率、管外涡街频率等流动特性与管道固有频率的关系,获取严重段塞流不同阶段对管道的冲击力特性。结果在水平方向上,管道所受冲击力最大部位为水平管与下倾管连接处,约为703.3 N;在垂直方向上,管道所受冲击力最大部位为下倾管底部与立管连接处,约为-993.5 N。管道所受冲击力与管内两相流引发的压力波动存在明显的一致性,在液塞喷发阶段,会引起整个管道冲击力的剧增。结论严重段塞流同一周期内,不同流动阶段所引发的管道振动特性不同,且不可忽视,在实际海管设计及使用过程中,需要结合管道运行工况对海管振动特性进行综合评估。     

三维地形下并行管道阴保干扰规律数值模拟研究

目的研究三维地形下的并行管道干扰规律,提出降低并行管道干扰的合理措施。方法使用BEASY软件进行数值模拟,通过设置不同的涂层破损率、管道直径、土壤电阻率、输出电流等探究各参数对三维地形下并行管道干扰的影响规律。结果并行管道间存在干扰,相较于单根管道,在辅助阳极附近的管道阴极保护电位变小,其他位置处管道保护电位略有上升。随管道并行间距增加,干扰减弱。土壤电阻率越大,阳极输出电流越大,辅助阳极距管道距离越近,管道直径越小,并行管道间干扰越剧烈。结论对于独立设置阴极保护的并行管道,推荐管道并行间距大于80m;对于联合阴极保护的并行管道,推荐管道并行间距小于7 m。     

极端降雨下绿基和灰基联用的雨洪控制效果

以福州大学为例,选取3种绿色基础措施（绿色屋顶、植被浅沟、渗透铺装）与2种灰色基础设施（增大管径、蓄水池）组合,设计了9种雨水系统改造措施方案,并根据3场不同历时极端天气降雨的实测数据,运用暴雨洪水管理模型（SWMM）模拟分析不同雨水系统改造措施方案对径流深、节点和管道的雨洪控制效果.情景模拟结果表明：3场强降雨下,绿色基础措施组合（SS7）在所有用地布局情景中对径流深的控制效果均为最优,其中中长历时强降雨下的削减比最高,达到了78%;在节点控制方面,由于3种绿色基础措施与增大管径组合措施（SS8）具备下渗、滞留和快排等特性,在3场降雨中,对节点的洪流流量和洪流时间的控制效果均为最优,接近100%;在管道控制方面,3种含绿色基础措施的组合方案（SS7,8,9）对管道满流时间与峰值流量发生时间的控制较好.通过对比这3种组合措施方案发现,在短历时强降雨中,3种绿色基础措施与蓄水池组合措施方案下（SS9）管道满流时间最短,峰值流量发生时间最迟;中长历时强降雨中3者差别不大;长历时强降雨中3种绿色基础措施组合下（SS7）管道满流时间最短,峰值流量发生时间最迟.     

稠油热采井防砂筛管失效机理及完整性研究

目的防止热采井筛管损坏,延长热采井防砂有效期。方法基于有限元理论,分别针对基管和外保护套,开展热采井优质防砂筛管在不同热应力补偿器及其安放间隔条件下的完整性研究,并开展室内实验,探究筛管在腐蚀、冲蚀共同影响下的失效规律。结果目前现场所使用的热应力补偿器设计基本满足防砂筛管基管的力学完整性需求,但无法保证外保护套的力学完整性,无法避免筛管的热应力损坏,建议在热应力补偿器设计时应充分考虑外保护套的受力状态及变形情况。纯高流速流体冲刷对管材本体无破坏作用,却对冲蚀-腐蚀环境中腐蚀产物膜具有冲刷破坏作用,冲蚀-腐蚀迭加条件是筛管冲蚀损坏的主要因素。结论合理的热应力补偿器加放及筛管材质选择,有利于提高筛管完整性,延长防砂有效期。     

油气输送管道多相流磨损腐蚀的研究现状与进展

介绍了金属管道在多相流环境中磨损腐蚀的研究近况,并从材料因素、流体力学因素、多相流因素分析了多相流金属管道磨损腐蚀的影响机制。从实验研究和数值模拟研究两方面介绍了目前多相流金属管道磨损腐蚀的研究方法,对目前油气输送中多相流磨损腐蚀的防护措施进行了总结,并对多相流金属管道磨损腐蚀的研究进行了展望。     

地表参数对面源大气预测结果的影响性分析研究

为了研究地表参数取值对AERMOD中面源模拟预测浓度值的影响,文章通过改变粗糙度、反照率和波文比的取值来进行不同地表参数与预测结果的相关性分析,同时采用正交试验法来研究不同地表参数对预测结果的敏感性.相关性分析表明,不同地表参数和预测结果有着很高的相关性.敏感性分析表明,反照率数值变化对小时最大落地浓度的敏感性最大,粗糙度数值变化对日均和年均最大落地浓度的敏感性最大.通过研究可以看出在面源大气预测过程中合理选择地表参数值是准确预测的前提.     

基于Elman神经网络的流体管道泄漏点检测定位

目的通过Elman神经网络预测对泄漏点进行过检测定位。方法基于流体压力波的负压波法及反馈型Elman神经网络方法,开展水力输运管道的泄漏定位研究。利用Flowmaster仿真软件中的水力输运模型建立长度为1100 m的一维管路系统,针对此系统开展不同管路状态参数下的数值仿真计算。结果通过小波变换技术实现了数据降噪与奇异点捕捉,完成了泄漏点位置的估算。同时,借助反馈型Elman神经网络,开展了不同泄漏工况下的网络训练和预测,利用经过训练的神经网络对所选取的5组泄漏点完成了定位预测,最大测试误差为1.83%。结论通过Elman神经网络预测得到的结果与实际泄漏位置进行对比,验证了反馈型神经网络方法在管路泄漏智能定位问题中的准确性与有效性。