浆体管道磨损机理研究
管道磨损试验设计
管道磨损试验设计1. 研究背景与目的- 管道系统在工业生产中广泛应用,如石油化工、电力、冶金等行业。
- 管道在长期运行过程中会发生磨损,影响管道的使用寿命和安全性。
- 设计一种科学合理的试验方法,模拟实际工况下管道的磨损情况,对管道材料和结构进行评估。
2. 试验原理与方法- 采用高速流体冲击试验,模拟高速流体对管道内壁的冲击磨损。
- 利用离心泵或压缩空气为动力源,产生高速流体流动。
- 在管道内壁设置可更换的试样,测试不同材料在流体冲击下的磨损情况。
- 通过调节流体速度、压力、含有固体颗粒等参数,模拟不同的工况条件。
3. 试验设备与仪器- 高压离心泵或压缩空气系统,提供高速流体动力源。
- 密闭式管道试验系统,包括进料管、试样安装段、出料管等部分。
- 流量计、压力计等测量仪器,监测流体参数。
- 称重天平,测量试样磨损质量损失。
- 显微镜、扫描电镜等表征设备,观察试样表面形貌变化。
4. 试验步骤与数据处理- 准备不同材料的试样,安装到管道试验段。
- 设定流体参数,如速度、压力、含有固体颗粒等,模拟实际工况。
- 启动试验系统,进行长时间磨损试验。
- 定期取出试样,用天平称重,计算质量损失。
- 使用显微镜等设备观察试样表面形貌变化。
- 绘制磨损曲线,分析不同材料和工况下的磨损规律。
- 根据试验结果,评估管道材料的耐磨性能,优化管道结构设计。
5. 注意事项与安全要求- 严格遵守实验室操作规程,确保人身安全。
- 正确安装和使用高压设备,防止泄漏。
- 合理控制试验参数,避免超出设备极限值。
- 妥善处理含有固体颗粒的废弃物,防止环境污染。
通过以上管道磨损试验设计,可以系统地评估不同管道材料在各种工况下的耐磨性能,为管道选材和优化设计提供科学依据,从而延长管道使用寿命,提高运行安全性。
长距离矿浆管道临界流速预测及磨损风险评估
长距离矿浆管道临界流速预测及磨损风险评估长距离矿浆管道临界流速预测及磨损风险评估引言：长距离矿浆管道的设计和安全运行对于保障矿产品的连续供应至关重要。
然而，由于矿浆的粘稠度高和颗粒浓度大，矿浆管道常常面临着较高的磨损风险。
因此，准确预测矿浆管道的临界流速及进行磨损风险评估是确保管道的长期稳定运行的关键。
一、矿浆管道临界流速预测矿浆管道的临界流速是指在该流速下矿浆中的颗粒将开始发生轻微的沉积和堆积，从而导致管道内部摩擦力增大，流体运动变得不稳定。
为了准确预测矿浆管道的临界流速，了解矿浆管道内部的颗粒沉积规律是至关重要的。
通常，颗粒的沉积速度可以根据颗粒与流体速度之间的相对速度、颗粒粒径和密度等参数来计算。
因此，可以利用数值模拟方法如CFD （Computational Fluid Dynamics）对矿浆管道中颗粒的运动进行模拟，得出颗粒的沉积规律，从而预测矿浆管道的临界流速。
二、磨损风险评估矿浆管道的磨损主要包括管壁磨损和颗粒之间的磨损。
管壁磨损是由于流体中的颗粒与管壁不断摩擦，使得管壁表面磨损、腐蚀、腐蚀疲劳等导致的。
颗粒之间的磨损主要是由于颗粒之间的碰撞和相互摩擦引起的。
为了评估矿浆管道的磨损风险，可以利用经验公式和实验数据，结合管道内的颗粒浓度和流速，估算管道的寿命和磨损程度。
同时，还可以进行材料的磨损实验，通过磨损试验得到矿浆管道材料的磨损特性，进一步提高磨损风险评估的准确性。
三、控制矿浆管道磨损的措施针对矿浆管道的磨损风险，可以采取一系列措施来降低磨损程度和延长管道的使用寿命。
首先，可以通过调整矿浆中的固体颗粒大小和浓度来降低颗粒的磨损程度。
其次，可以考虑在管道内部涂覆耐磨材料，减少管壁的磨损。
此外，定期进行管道的检测和维护，修复磨损严重的管段，也是有效控制磨损风险的重要手段。
结论：长距离矿浆管道的临界流速预测和磨损风险评估对于管道的稳定运行至关重要。
通过数值模拟和实验检测，能够准确预测矿浆管道的临界流速，并通过磨损风险评估来评估管道的寿命和磨损程度。
湿法脱硫浆液管道耐腐蚀和耐磨损性分析
湿法脱硫浆液管道耐腐蚀和耐磨损性分析摘要：现如今，各领域的快速发展。
本文以管道被腐蚀和磨损的原因和不同材质管道的耐腐蚀性和耐磨性以及浆液管道耐腐蚀和耐磨损设计措施进行分析。
关键词：湿法脱硫；浆液管道；耐腐蚀；耐磨损性设计引言目前，湿法脱硫技术在燃煤电厂、工业锅炉、焦化、有色冶炼、电解铝等窑炉烟气脱硫领域，具有重要的作用，其主流工艺为石灰石石膏法脱硫工艺和氨法脱硫工艺。
在整个脱硫工艺中，脱硫浆液管道是连接脱硫吸收塔、泵、浆液槽、旋流器等设备的中间桥梁。
因此，脱硫浆液管道的设计好坏直接影响着整个脱硫系统的长周期稳定运行。
近年来，湿法脱硫浆液管道出现的问题多为管道被介质腐蚀和磨损，导致管道穿孔介质泄漏。
1管道被腐蚀和磨损的原因脱硫浆液成分比较复杂，其中含有的 Cl - 、F - 、SO 4 2- 、SO 3 2- 等，这些离子对金属管道有很强的腐蚀作用，此外浆液中含有一定的固体颗粒成分，这些固体颗粒容易对管道内壁造成冲刷腐蚀，对于管道的寿命形成致命威胁。
脱硫浆液对输送管道的腐蚀过程是一种集机械作用、化学反应、电化学作用，磨损和腐蚀交互作用的过程。
因此，改善浆液管道耐腐蚀、耐磨损性能至关重要，目前常用的脱硫浆液输送管道有碳钢衬胶管道、玻璃钢管道、钢骨架聚乙烯复合管道、不锈钢管道和耐腐蚀合金钢管。
2不同材质管道的耐腐蚀性和耐磨性2.1 碳钢衬胶管道脱硫浆液管道用碳钢衬橡胶，如氯化丁基橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶，这些橡胶使钢管兼顾了橡胶优异的化学稳定性，同时橡胶的高弹性吸收了浆液介质中颗粒物对管道的碰撞力，避免腐蚀性介质和碳钢直接接触，又阻止浆液中的固体颗粒对钢管内壁造成磨损，再加上碳钢管本身所具有的高机械结构强度，碳钢衬橡胶管被广泛的采用。
2.1.1 碳钢衬胶管道在现场需要通过法兰连接（1）设计师需要在图纸上完成下料前的分段，每一段的各端部都配法兰；（2）在工厂里完成下料，焊接支管接口和相应的连接法兰；（3）衬胶工作，管道内壁和法兰面均需要衬胶。
基于CFD软件的混凝土输送管磨损分析
基于CFD软件的混凝土输送管磨损分析基于CFD软件的混凝土输送管磨损分析摘要：混凝土输送管是用于将混凝土从搅拌站输送到施工现场的重要设备。
然而，在输送过程中，由于混凝土的高浓度、高流速等原因，管道内壁会受到磨损，导致管道寿命的缩短。
为了研究混凝土输送管的磨损情况，本文基于CFD （Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）软件，对混凝土输送管的磨损进行了分析。
1. 引言混凝土输送管广泛应用于大型建筑工程和桥梁等基础设施建设中，能够实现远距离的混凝土输送。
然而，在输送过程中，管道内壁会受到混凝土颗粒的侵蚀和磨损，影响管道的使用寿命。
因此，对混凝土输送管的磨损情况进行研究和分析有着重要的实际意义。
2. CFD原理CFD是一种基于数值计算方法的流体力学模拟技术，可以模拟和解析流体运动的相关问题。
在本文中，我们利用CFD软件对混凝土输送管内的流体运动和颗粒的行为进行仿真模拟，以分析管道内壁的磨损情况。
3. 模型建立与流场模拟首先，我们建立了一个混凝土输送管的三维模型，包括管道的几何形状和流体颗粒的属性。
然后，利用CFD软件进行流体运动的模拟，得到了管道内的流场分布情况。
通过对流场的分析，我们可以得知管道内不同位置的流速分布情况，找出速度最大和速度最小的位置。
在混凝土输送管的输送过程中，由于流体的高速流动，其对管道内壁的冲击力会比较大，导致管道内壁的磨损加剧。
4. 颗粒运动与磨损分析在流场模拟的基础上，我们添加了混凝土颗粒的属性，模拟了混凝土颗粒在管道内的运动情况。
通过对颗粒运动的分析，我们可以得到颗粒在管道内的受力情况，包括颗粒与管道内壁的相互作用力。
由于混凝土颗粒的密度较大，其在高速流动中对管道内壁的冲击力较大，导致管道内壁的磨损加剧。
通过分析不同位置颗粒的运动情况，我们可以找出对管道磨损影响最大的位置，为改善混凝土输送管的寿命提供参考依据。
5. 结果分析与优化通过上述分析，我们可以得到混凝土输送管内不同位置的磨损情况。
充填钻孔内管道磨损机理及易破损位置的确定.doc(精)
充填钻孔内管道磨损机理及易破损位置的确定张钦礼1，崔继强1,2郑晶晶1，王新民1，王贤来1，21．中南大学资源与安全工程学院，长沙410083；2．金川集团有限公司，金昌737100摘要：充填钻孔是充填法矿山的关键丁程之一，容易受到充填料浆的冲击而造成破损。
金川公司数字化钻孔电视观测结果表明，充填钻孔存在一个严重破损区域，该区域位于充填钻孔内空气和料浆的接触面上。
充填料浆自由降落，具有较高的末期下落速度，而以较高的动量和冲量冲击充填钻孔的内套管管壁。
因此，充填钻孔的严重磨损深度，即空气与料浆的接触面高度，可以根据充填钻孔的高度、水平管道的长度、浆体的密度和水力坡度进行估算。
实例研究结果表明，该估算方法具有足够的精度，有利于充填钻孔的U常管理和维护。
关键词：充填钻孔充填管道冲击磨损机理易破损位置1. 引言回填方法是在地下挖掘技术的最重要的由于矿产资源回收率高，合格的安全控制地雷【 l】装订材料，骨料和水混合，通常通过垂直回填钻孔套管（不久，CVBH ），水平或倾斜的管道输送到采场重心流。
压力从CVBH泥浆重量泥浆运动的原因是在这个四通八达的交通系统【 2-4】。
垂直钻孔回填很明显，起着最重要的作用，从地表到地下采场运输回填浆【 5-6 】，是容易损坏的浆料的侵蚀和磨损。
采矿周期可能被打乱一旦被打破CVBH 。
这是很常见的天然气管道在市政交通系统的检查和维修，油和水的联合方法是揭示破碎的管道，然后进行检查和修复过程[ 7 ]。
修复技术包括焊接，密封，压力降低，局部更换，油漆喷涂管内衬[ 8-11 ] 。
检查和维护受损CVBH然而，更困难的，因为损害条件CVBH受许多因素影响，并不能很容易地观察到。
它是已知的影响因素的磨损CVBH包括功能回填泥浆，钻的孔，尺寸，材料和质量管道安装质量的洞，总长度比垂直高度管道[12-13 ] ，但CVBH的磨损机理目前还不清楚，因为影响因素很多呼叫类型的定量决定。
拜尔类型CVBH澄清在这项工作中，在调查的基础上，中国甘肃省金川有色金属公司（金川），流态分析在CVBH回填浆损坏CVBH 。
水煤浆管道冲蚀磨损数值研究
（ ． 国煤炭 科工 集 团武 汉设计 研 究院 管道 输煤 所 ， 北 武 汉 ４ ０ ６ ；２中国石 油 集 团工程 设计 有 限责任 公 司华北 分公 司，河北 任丘 ０ ２ ５ １ 中 湖 ３０ ４ ． ６ ５ ２）
摘
要 ：基 于非牛顿幂率流体模 型 ，结合水煤浆 流变性及管 内流动规律建立 了水煤浆管道输运控制方程 ，
第４ Ｏ卷 第 ３期 ２１ ０ １年 ３月
当
代
化
工
Ｖ １４ ｏ ．０． Ｎ ． ０３ Ｍ ｒ ｈ ２ １１ ａ ｃ ． ０
Ｃ ｎ ｅ ｐ ｒ ｒ ｈ ｍ ｃ ｌＩ ｄ ｓ ｒ ｏ ｔ ｍ ｏ ａ ｙ Ｃ ｅ ｉ ａ ｎ ｕ ｔ ｙ
水 煤 浆 管道 冲 蚀磨 损 数 值 研 究
Ｙ Ｗｅ — ｏ ， Ｕ ｎ ａ ＷＵＪａ － ｎ ， ＨＡＮＧ ｈ ｏｙ ｎ ２ ｉｎｊ Ｚ ｕ Ｚ ａ －ａ ｕ ｌ ２ ｎ
（． ｕ ａ ｓ ｎ １Ｗ ｈ ｎＤｅｉ ＆Ｒｅ ｅ ｒｈＩ ｓｉ ｔ ｆ ｉ ａＣｏ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙ＆ Ｅ ｇｎ ｅ， ｂ ｉ ｕ ａ ３ ０ ４Ｃｈｎ ； ｇ ｓａｃ ｎ ｔ ｕｅｏ Ｃｈｎ ａ ｃ ｎ ｌｇ ｔ Ｔ ｎ ｉｅｒ Ｈｕ ｅ ｈ ｎ４ ０ ６ ， ｉａ Ｗ ２Ｃｈｎ ｅｒ ｌｕ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇＣｏ， ｔ ．Ｎｏ ｈＣｈｎ ｍｐ ｎ ， ｂ ｉ ｎ ｉ ６ ５ ２Ｃｈｎ ） ． ｉａＰ ｔ ｅ ｍ ｇｎ ｅｉ ．Ｌ ｄ， ａ ｉａＣｏ ａ ｙ Ｈｅ ｅ ｑｕ０ ２ ５ ， ｉａ ｏ ｎ Ｒｅ
针 对 流 体 流 经 弯 头 、变 径 、三 通 、补 偿 器 等 特 殊 管 件 过 程 进 行 三 维 数 值 模 拟 ，分 析 了 不 同 工 况 下 管 道 内壁 面剪 切 应 力 的 分 布 规 律 ，并 给 出 了不 同管 件 易发 生磨 损 失 效 的 具 体 位 置 ，可 为 工 程 实 际应 用 提 供 一 定 的理 论 指 导 。
浆体输送用贝氏体管道的磨损机制及耐磨性能研究_白秉哲
4 结论
(1) 浆体输送管道的磨损机制以冲蚀磨损为主， 特别是对于粗颗粒浆体而言，冲蚀磨损更加严重。 (2) 材料的抗冲蚀磨损能力不仅与硬度有关，也 与材料的微观组织有关；对于复相组织，协调变形能 力强，有利于提高材料的抗冲蚀磨损性能。 (3) 三体磨损试验表明，贝氏体钢具有稳定的抗 磨损性能，相对于陶瓷、橡胶和 X80 管线钢，贝氏体 钢的抗磨损性能最佳。 (4) Mn 系贝氏体耐磨无缝钢管用于浆体输送，既 有利于提高浆体输送管道的使用寿命，又可降低综合 成本，因而具有十分广阔的应用前景。
(a)
2 影响管道抗冲蚀能力的材料因素
2.1 材料的硬度
人们通常认为材料的硬度越高耐磨性能越好，但 硬度对于冲蚀磨损的影响却比较复杂。根据 Bitter 的 理论来看，总磨损量即为变形磨损和切削磨损的总 和。当切削力较大即粒子硬度和冲击力大时，某一硬 度范围的冲蚀总磨损量随着硬度的增大而增加，这可 能与材料的断裂韧性有关。因此硬度并不是决定材料 冲蚀磨损性能的唯一因素[9-10]。
Abstract：The wear mechanism of the pipe used for slurry transportation and influences of pipe material on its wear resistance property were briefly analyzed. The analysis results showed that the wear of the pipe used for slurry transportation is mainly composed of flush erosion and the material hardness was not the only factor affecting the flush erosion resistance property. Given a certain hardness, the increase in plasticity and
浆体输送中弯管磨损原因分析及预防措施
昆钢科技. Kungang Keji 20201120205浆体输送中弯管磨损原因分析及预防措施赵康黄科牛海荣解天华高红娟李颖（云南天朗节能环保集团有限公司）摘要在管道输送行业中，矿物浆体管道输送环节经常出现固体颗粒磨损弯管，致使管道系统泄漏失效的现象$本文借助软件仿真，对弯管中固体颗粒及流体运动情况做分析，解析磨损原理、预测损坏位置、提出防治措施。
为浆体管道输送工艺优化及设备改造提供参考$关键词浆体输送弯管磨损1前言管道输送是一种新型的物料运输方式，区别于传统的靠车辆、船舶实现的搬运'早期的管道输送技术被用来运送石油、天然气、水这类单一的介质。
随着技术进步，如今的管道输送技术已经在多种物料混合物的输送方面得到了应用和推广。
但是在“矿物浆体”这类固液两相流的输送过程中，固体颗粒对管道的磨损控制却一直都是行业内难以解决的问题。
以铁精矿浆的管道输送工艺为例，高浓度高压力输送段的工艺可以通过添加药剂或调整矿粉粒径比例等方式来改变浆体的流动特性,进而达到控制输送过程中浆体对管道磨损的目的；而矿山选厂到泵站浓密机这个环节却多以低浓度矿浆的形式使用管道输送，由于没有相对精准的矿浆PH 控制，也不能保证持续稳定的矿浆浓度，这样一来就加速了固体颗粒对管壁的磨损°例，种相对科的方，固体颗粒在弯管中运动的规律以及磨损的原理，寻找更多的途径来降低磨损带来的危害，进一步降低矿浆管道输送系统的停机率，成为管道输送行业中高效运营服务的发展方向。
2磨损原因分析2.1磨损位置的集中分布矿物浆体（简称矿浆）由带有一定温度的水和固体矿石小颗粒按照一定的比例组成，固体矿石小颗粒粒径分布多在-200目至-325目之间，通常低浓度时为浑浊液体，高浓度时为流动性膏体,经过矿浆泵的挤压后在管道中以均质流的状态向前推进。
从微观上看，固体颗粒浸泡在水中，随着水的流动而被动获得向前的动能，单个的颗粒运动表现为移动、爬升和旋转。
当颗粒物接触管壁时会对管壁形成相对滑动摩擦和撞击，管壁材料也随着撞击产生局部的拢脊、凹陷，反复多次的压平和拢脊导致管壁金属局部出现表层冷硬化，最终出现疲劳以及逐渐剥离并脱落的现象。
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浆体管道磨损机理研究张继军 1 ,桂晓莉2( 1. 兰州红叶精细化工公司,甘肃兰州730060; 2. 中石化宁波工程公司兰州分公司,甘肃兰州730060 )摘要:分析了浆体管道的磨损机理,着重讨论了浆体流速对管道磨损的影响,并结合岳阳中石化壳牌煤气化项目,探讨了如何选取合适的浆体输送管道直径。
关键词:浆体管道;磨蚀;流速中图分类号: TE832物料浆体管道输送具有投资少、运量大、能耗低、不污染环境及连续作业等优先,已广泛应用于金属矿山、石化、煤炭等行业散体物料的管道水力输送[ 1 ] 。
管道的磨损是浆体输送过程中一种常见现象,主要发生在管道的局部异形构件处,如弯头、三通等,直管道的磨损相对要弱,主要在管道的底部, 其他部位的磨损形式就比较复杂。
磨损会使管道的强度和刚度急剧下降,带来不安全的隐患。
因此,对于管道磨损的危害及防止必须给予高度重视。
从浆体的运动形式、流速、物料特性等方面分析了浆体管道的磨损机理,并着重讨论了浆体流速对管道磨损的影响 .1 浆体管道磨损机理1. 1 浆体中固体颗粒的运动形式在伪均质体或非均质体浆体中,固体颗粒的运动可分为( 1 )悬移质、( 2 )跳跃质、( 3 )推移质 3 种, 如图1所示。
图 1 浆体中固体颗粒的运动形式在 3 种运动形式中,悬移质和跳跃质对管壁的磨损较小,推移质对管壁磨损大。
固体颗粒以何种方式在管道中运动,取决于颗粒在管道中的轴向运动速度和径向运动速度[ 2 ] 。
轴向运动速度主要由运动浆体对固体颗粒推动力决定; 径向速度取决于固体颗粒沉积速度和浆体脉动速度之差,主要和固体颗粒粒径、形状、密度、浆体黏度和浓度有关。
1. 2 管道磨损形成的机理1. 2. 1 单个固体颗粒与壁面的碰撞设某个固体颗粒质量为m ,速度为v,以入射角α向壁面碰撞,碰撞时间为t,颗粒与壁面摩擦系数为μ,颗粒对壁面碰撞力为P,摩擦力为N ,颗粒对壁面磨损量为δi,碰撞模型如图2所示。
图 2 碰撞模型碰撞力 P 是壁面材料产生局部变形 、破碎和剥 离 ,摩擦力 N 则引起表面刮痕冲刷 ,可见 ,壁面磨损 是 P 和 N 共同作用的结果 ;磨损量还与碰撞接触时 间有关 ; 入射角 α不同时 , P 和 N 值大小及碰撞时 间 t 也不同 ,磨损量发生变化 。
由此看出 ,表面磨损 量实质上与颗粒所受的冲力有关 。
就单个固体颗粒来说 ,影响磨损量 δi 的主要原 因有颗粒质量 m ,粒子速度 v,入射角正弦sin α、摩擦系数 μ、粒子表面几何形状 φ,写成函数关系为 :δi = f (m i , v, sinα,μ,φ) (1) 1. 2. 2 颗粒群与壁面的碰撞管道磨损实质上是固体颗粒群的碰撞结果 ,是 每个固体颗粒对壁面磨损的积累 。
设单位时间内管 道中固体颗粒质量通量为 M ,单位时间内管道磨损 量 δ可通过对式 ( 1 )求和来表示 。
即：ni 1==δρδ],,,sin ,,[1ϕμαρv m f i ini ==()ϕμα,,s i n ,,v M f = （2）式 ( 2 )中 固体 颗粒 通 量 M 可以 通 过管 道流 速来表示 ,即 :M = V S C （3） 将式 ( 3 )代入式 ( 2 )中 ,同时注意到颗粒速度 v是由管道流速 V 决定的 ,即可得到总磨损量 δ与各 影响因素之间的函数关系 : δ = f ( C , V , sin α,μ,φ) （4） 1. 3 其他因素对管道磨损的影响 1. 3. 1 管道流速的影响管道流速决定了固体颗粒的运动和碰撞速度 。
实验表明 ,速度对磨损的影响程度最大 ,一般认为金 属材料的磨损量与浆体流速的 2～3次方成正比 。
1. 3. 2 固体质量浓度的影响浆体浓度小于 1 %时 , 固体颗粒碰到管壁的几 率很小 ,管道的磨损量不大 ,当浆体浓度 ≤20 %时 , 磨损量随浓度线性增加 ;当浆体浓度 > 20 %时 ,磨损 量随浓度增加的幅度较小 。
这主要是由于在较浓的 浆体中 ,固体颗粒的相互碰撞导致了颗粒对管道壁面的磨损效率的下降 。
据有关资料表明 ,当固体颗 粒 ≤0. 05mm 时 , 几 乎 对 管 道 不 产 生 磨 损 作 用 ; 当0105 ≤d ≤0. 5mm 时 ,固体颗粒对管道磨损量随粒 径的增加而急剧增加 ; 当 d > 0. 5mm 时 , 粒 径再 增 加 ,管道磨损量无明显增长 。
固体颗粒的比重越大 ,其沉降速度也大 ,浆体难以形成稳定的悬浮体 ,对管 道底部的磨损随之加快 。
1. 3. 3 入射角的影响随着入射角不同 , 碰撞力P 、摩擦力N 、碰撞时间 t 三者对磨损的贡献和影响程度是不同的 ,它们之间存在着复杂的共效关系 ,磨损量存在极值 。
实 验结果表明 ,韧性材料在低角度区域达到极值 ,脆性 材料在高角度区达到极值 。
1. 3. 4 摩擦系数的影响摩擦系数与固体颗粒硬度 、壁面材料硬度、颗粒的表面几何形状 、管道粗糙度等因素有关 。
固体颗 粒硬度不大于管道材料的硬度时 ,磨损作用不明显 ;随着固体颗粒硬度的提高 ,管道的磨损增加 。
颗粒的表面形状对管道的磨损影响也较大 ,一般认为 ,圆 球形 、棱形 、尖角形对管道的磨损量为 1 ∶2 ∶3。
2 浆体流速的计算2. 1 浆体流速和管道磨损的关系由浆体中固体颗粒的运动形式可知 ,为了减少 固体颗粒对管壁的磨损 ,应尽量使固体颗粒呈悬移质和跳跃质 ,而要达到这一目的 ,必须提供足够大的流速 。
根据 SH ELL 对流速的要求 ,浆体管道的流速 限制在 1. 0～1. 5m / s 之间 [ 3 ]。
而根据其提供的 P I D 上的管径 ,计算所得的流速见表 1。
可以明显看出 ,计算出的流速并不符合 SH ELL 对流速的要求 ,针对 这种情况 ,我们有必要对浆体流速对管道的磨损做 一个分析 。
表 1 SH ELL 提供的管径及流速P- 1701A/B P- 1704A/B P- 1709A/B公称直径DN150 DN150 DN80 内径（m ）0.161 0.149 0.070 0.426669 0.406968 0.6296222. 2 浆体流速的计算2. 2. 1 B. C . 克诺罗兹公式 临界管径的确定当 0. 07mm < d p ≤0. 15mm 时 ,()43248.212.0ldl K D C D Q +=β (5)式中 : d p —加权平均粒径 (mm ) ; Q k —浆体流量 (m / s ) ; D l —临界管径 (m ) ; C d —浆体重量稠度的 100 倍 ; β—重度修正系数 , 按下式计算 :7.11-=gγβγg —物料固体重度 ( t /m); 计算结果见表 2。
表2 克诺罗兹临界管径计算Q kD lQ k ’V l D lyz 1 V yz 1 D lyz 2 V yz 2(m 3 / s )（m ） (m 3 / s )(m/s)（m ）(m/s)（m ）(m/s)P-1701A/B 0.008686 0.13249 0.008686 0.63008 0.161 0.426669 0.108 0.94819 P-1704A/B 0.007096 0.10499 0.007096 0.819667 0.149 0.406968 0.1 0.90351 P-1709A/B0.0024230.056480.0024230.9671330.0700.6296220.0570.949568表 1 中 , Q k 为原始的浆体流量 ; D l 为试代的管径 ; Q k ’为由 D l 计算得出的浆体流量 ; V l 为管径为 D l 时 , 计算得出的流速 ; D lyz 1为将 D l 向上圆整得到 的管径 ; V y z 1为 D lyz 1对应的流速 ; D lyz 2为将 D l 向下圆整得到的管径 ; V yz 2为 D lyz 2对应的流速 。
2. 2. 2 清华大学费祥俊教授的不淤流速计算式()()fC D d gD V v m s C //1/30.24/13/190-=ρρ （6）式中 : v c —浆体管道的不淤流速 , m / s; 式中 : v c —浆体管道的不淤流速 , m / s; 式中 : v c —浆体管道的不淤流速 , m / s;D —管径 , m; ρs —固体物料的密度 , kg /m ; ρm —悬液的密度 , kg /m ; d 90 —小于该粒径所占重量为 90 % ; C v —浆体输送浓度 , % ; α—浆体对紊动抑制的影响系数 ,一般 α < 1. 0; △——管壁 粗 糙 度 , 对 于 商 用 新 钢 管 △ =01005 c m 。
因为式中 D 为 待 定 量 , 所 以 将 其 用 流 量 与 流 速的比值关系代入原式 ,所得结果见表 3。
表3 不淤流速计算结果αRefVc（m/s ）Q k (m 3 / s ) V(m/s) D lyz (m) V yz (m/s)P-1701A/B 0.90 316166.8 0.015979 0.9507 0.008686 0.9507 0.108 0.94819 P-1704A/B 0.85 5967.683 0.060875 0.8869 0.007096 0.8869 0.1 0.90351 P-1709A/B 0.803549.1680.033103 0.91870.0024230.91870.0570.949568表 3 中 R e 为雷诺数 , v 为试代的流速 ; Q k 为流量 ; vc 为计算所得流速 ; D j 为 vc 所对应的管径 ; D lyz 为将 D j 圆整得到的管径 ; Vyz 为 D lyz 对应的流速 。
3 浆体流速对管道直径选取的影响3. 1 将 SH ELL 推荐的管径与表 2和表 3的计算结果对比 SH ELL 在 P I D 中推荐的管径与克诺罗兹公式计算结果向下圆整的数值相同 。
而根据临界管径圆 整到标准管径时 ,选用管径小于临界管径 ,流速大 , 不产生沉积 ,但压力损失大 ,能耗和管壁磨耗增加 ; 选用管径大于临界管径 ,则管中会产生沉积 ,小管径易发生堵管 [ 4 ] 。
对于 D ≤250mm 的管道 ,沉积厚度h 以不超过管径的 15 %为宜 ,见表 4。
表4 适用管径和临界管径适用管径D （mm ）h/D （%）2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 适用管径D （mm ）100 99.899.398.7 98 97.4 96.7 95.7 94.793.792.6 91.5 90.3 89.1 150149.7 149148147146145144142.1 141139137135134从 表 2 的 结 果 来 看 , 当 P - 1701A /B 选 择DN150管径时 ,其沉积厚度 >26 % ,当 P - 1704A /B 选择 DN 150管径时 ,其沉积厚度 > 26 % 。