影响输油管道腐蚀的因素

themaximum droplet size in pipe flow, can be expressed according to Brauner4as:
管道中的最大水滴粒径，根据Brauner4，管道流动中的最大液滴尺寸可表示为
(2)
If
Notice the subscript to refer to dilute dispersion.下标dilute为稀释分散。
Two sets of equations (see Equations [A.1] through [A.15])are used to determine the maximum droplet size, dependingon the characteristics of the water dispersion in the oilphase. The first set of equations described in this appendixapply to dilute dispersions.
影响腐蚀的因素
流动状态的影响初步结论
在液体石油管线，通常认为碳氢化合物没有腐蚀性，腐蚀只在有水的情况下才会发生。以下给出了含水量小于1%的液体石油管道在进行ICDA非直接检测时应考虑的情节。
第一步：油相中携带了自由水（小于1%）。当输送过程中的变化可能导致油相中携带的水析出，转第二步。
第二步：析出的水在管道底部流动（层流）。地形的变化可能导致水在某些部位聚集。
尽管管道中的湍流区域不是均匀的和各向同性的，只要 ，已经证明式2可以很好的预测两相稀释分散流动中液滴的最大尺寸。对于连续相和分散相密度相近的液态系统，当 时，这种估算是有效的。
至此，给出了以下需要输入的参数：
流体参数
水相体积
油水混合物密度
油相体积 ，油的粘度 ，油的表面张力 ,油的密度 。
几何参数：管径D，管道横截面积A
This model is not intended to bind the user of this directassessment standard practice to a particular modelingapproach, but rather to demonstrate the level ofsophistication required to predict water accumulation inliquid-packed hydrocarbon pipelines with reasonable rigor.
For ilute dispersions:
Under dilute flow conditions, the water droplets entrained in the oil phase act independently, fully suspended in the continuous hydrocarbon phase, and fluid-droplet forces dominate.
油水混合：油水混合物的密度， 。
油相：油相体积流量 ：（表观油速）；油相流速 ；表面张力， ;；油相密度， 。
地形参数
管径，D；管道截面积，A；管道倾角， 。
某些参数可以通过计算得到：
流体可以携带而不会进一步打碎的最大液滴尺寸 ；
极限液滴尺寸 ，在重力作用下，直径大于极限液滴尺寸的液滴会从两相流中析出，这种析出主要发生在水平流管段或，
（17）
此外估算最大粒径尺寸的参数外，还需要管道的倾角。
Brauner给出了水被油相夹带的最终模型。当油相湍流强度足够大，使得打碎的水相液滴最大粒径 小于极限液滴粒径 ，导致液滴分散( )，管道中的流动状态将从层状流转化为稳定的油包水分散流。
Example of an Oil-Water Flow Model (excerpt fromPHMSA DTRS56-050T-0005)14
Factors governing formation of water droplets and theirsizes are oil- and water-specific gravities, interfacial tensionbetween the oil and water, oil viscosity, oil velocity, pipediameter, and pipeline inclination.The critical velocity can be calculated at different pipelineinclinations for a certain test condition, and eventually thecritical pipeline inclination for water entrainment can bededuced. The sets of equations proposed for thesecalculations are described in the paragraphs following.
第三步：可能导致水含量增多的任何原因（异常）。这种情况下应当确定系统在短期内这种额外水存在的可能性（不影响管道完整性）或在某些特定位置聚集的可能性。
以下总结了文献中评估油夹带水能力的方程。某些参数是已知的，而有些参数是需要估算的，下面给出了这些参数：
流动参数
水相：水相体积流量 （或水的表观气速， ）
(13)
极限液滴尺寸
大于极限液滴尺寸 的液滴，将在重力、水平流或者垂直流中的变形和发泡作用下从两相分散流中分离出来。
重力影响：
重力影响：由于重力作用而引起液滴分离出来的极限液滴直径，可根据重力与湍流力的平衡方程得到Barnea。
（14）
弗里德常数定义为：
(15)
:管道倾角
g:重力加速度；
: 摩擦系数；
密集分散法
当油相中夹带的水不能不是完全悬浮在油相中并存在相互作用时，这时就不能采用稀释分散法，这时应当采用密集分散法。当管道因为某些原因水含量上升或油水混合物和油相密度差别很大时采用密集分散法。
在这种条件下，油相流速 应当具有足够的湍流能以打乱流速为 的水从油相中析出的趋势，使得油水更好的结合在一起流动。Brauner指出，结合水相的表面能的产生与油相提供的湍流能成正比关系
：油相速度；
；
:油的粘度；
这种现象主要发生在低倾角管道，如水平或近水平流动管道。
发泡：
发泡：定义为乳化液中密度小的组分浮在上方而密度大的组分沉在底部的这种相态分离状态。使得液滴变形和发泡的液滴极限粒径 导致在垂直或近垂直管段液滴向管壁移动，液滴极限粒径 可用Brodkey模型计算。
(16)
if
任何倾角管道的极限粒径 可以保守的根据Barnea模型计算。
（2）
下标dilute为稀释分散。
这里
D:管径
:水含量
:油相的Weber数
:油相的雷诺数
(3)
(4)
(5)
(6)
:油相速度（连续相）
：表观水速（ ）， 为水相体积，A为管道横截面积。
：表观油速（ ）， 为油相体积；
:油的粘度；
:油的表面张力；
Weber数为使液滴变形的外力与阻止变形的表面张力之间的比值（ ）。这个数值Kolmogorov和Hinze在研究湍流中的乳化作用时采用。采用这一有量纲的变量，他们解释了湍流中液滴（或气泡）的破碎取决于液体的临界Weber数。
This model has been peer reviewed (through PHMSA) andis in reasonable agreement with other flow models andpublished flow loop data. The operator shall consider thesystem operating conditions (i.e., liquid petroleumcomposition, pressure, temperature, flow rate, BS&W, etc.)and select a model that is applicable to those conditions.
以下两组等式给出了根据油相中水的分散性特征确定液滴最大尺寸的方法。第一种方法为稀释分散法。在稀释流动状态下，水滴在油相作用下独立存在，完全悬浮在油相中，液滴力为主要因素。
稀释分散
当满足式（1）是定义为稀释分散：
(1)
这里
水含量（分散相）
油水混合液的密度
连续相的密度（油相）
根据Brauner4，管道流动中的最大液滴尺寸可表示为
: oil velocity (continuous phase in this case)油相速度（连续相）m/s
: superficial water velocity ( )m/s, is the volume flow of water（m3/s）and A（m2）is the cross sectional area of pipe.
这些计算准则可用来确定在系统条件下水相在油相中是否能被夹带。Brauner给出了水被油夹带的最终准则。当油相紊流强度足够大，将水滴粒径打碎到直径小于 ，小于极限液滴粒径 ，使得水液滴分离，从而使得混合液流动从分层流转化为油包水分散流。以下等式给出了计算 和 的方法。
夹带水的极限流速
最大液滴尺寸
油相中的水以液滴形态被夹带，因此应当知道可以在物料中稳定存在而不会进一步打碎的液滴的最大尺寸。
(7)
where:这里
(8)
(9)
(10)
为常量指数1。 表示湍流动能。
：表观油速（ ）， 为油相体积；
在各向同性和均一湍流中，湍流动能与湍流能扩散速率相关：
(11)