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表面光度儀:測量管道內(nèi)壁的新技術(shù)
- 評論:0 瀏覽:3357 發(fā)布時間:2006/7/14
- 管道內(nèi)壁的粗糙度直接影響管道的運送效率。自1995年以來,一些石油公司開始積極研究管道內(nèi)壁粗糙度對流體流動性能的影響,如防止管線腐蝕、建立新式管線系統(tǒng)的材料和涂層數(shù)據(jù)、增加管線內(nèi)流體流動的電子分析和模擬設(shè)備等,并最終形成了新的適用于現(xiàn)代管材的表面粗糙度曲線。 {TodayHot}
1944年發(fā)表的莫迪(moody)摩擦系數(shù)圖表是公認的利用colebrook-white方程求解摩擦系數(shù)很實用的方法,但其局限性在于沒有適時地考慮到現(xiàn)代工業(yè)中新出現(xiàn)的合金材料和內(nèi)涂層管線。這些新合金材料和內(nèi)涂層管線廣泛應(yīng)用于油田,以延長管線壽命和改善流體動力學性能。因此,需要利用現(xiàn)代表面光度測量技術(shù)測量新的內(nèi)涂層管線和抗腐蝕合金管壁絕對粗糙度和相對粗糙度。
現(xiàn)代表面光度儀采用金鋼石探筆來跟蹤測量管線表面的峰點和低點,并將筆尖的縱向位移轉(zhuǎn)換成電子信號。該方法具有良好的橫向分辨率,檢測精度可以達到次納米,是一項先進的測量管線粗糙度應(yīng)用技術(shù)。除了工業(yè)用的探筆式表面光度儀,測定表面粗糙度的其它測量方法還包括了電腦輔助測量儀、原子力顯微鏡等。{HotTag}
通過表面光度儀測量可以得到大量剖面數(shù)據(jù),然后對其進行隨機評估,由此建立新的相對粗糙度圖表和關(guān)系式。管線表面粗糙度對流體流動的影響與雷諾數(shù)大小和流體粘度有關(guān)。從表面光度儀測得的數(shù)據(jù)可以用來求解colebrook-white方程,從而得出范寧摩擦系數(shù)。為了用表面光度儀的測量數(shù)據(jù)計算范寧摩擦系數(shù),需要用統(tǒng)計確定的rzd(為平均峰谷高度,是五個連續(xù)測樣長度內(nèi)最大峰谷間高度的算術(shù)平均值)和ra 值(在評估長度內(nèi),距離中心線基線的粗糙剖面高度的算術(shù)平均值)來取代c-w方程中的絕對粗糙度值。2001年的研究表明,采用dektak st和hommel tester t1000兩種方法對管樣中的rzd值測定結(jié)果是一致的。現(xiàn)在可以通過編寫程序利用rzd和ra 值快速計算出范寧摩擦系數(shù)。
總之,采用表面光度儀的測量技術(shù)可以為新合金管材和內(nèi)涂層管線建立新的相對粗糙度圖表,并且圖表中包含了莫迪的商業(yè)用鋼和冷撥管。southwest research inst.(sri)對內(nèi)涂層管線和13cr管線的表面光度測量結(jié)果進行了驗證,所得的摩擦系數(shù)/粗糙度值與表面光度儀測量的rzd值吻合很好。另外,研究也表明rzd值比ra值能更好地代表絕對粗糙度。
使用該技術(shù)不需進行流體實驗就可以獲得摩擦系數(shù)。表面光度儀的測量數(shù)據(jù)提供了精確的管壁表面結(jié)構(gòu)輪廓圖。目前,表面光度儀技術(shù)是預測管線表面粗糙度、衡量表面粗糙度對管線內(nèi)流體的流態(tài)、壓力和能量特性影響程度的最精確、最經(jīng)濟的方法。