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异径管-大小头

不同尺寸异径管
材料:不锈钢 碳钢 合金钢
交期:标准产品常年现货
描述:联系站长免费领取相关标准及重量表
规格: DN20-DN3000
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  • 产品详情
    异径管是石油化工装置管道中常用的连接配 件,可起到改变管径调节介质流速、改变管道走向 而管内介质流线都能顺畅,减少其压降和温降口], 且可增加管道柔性减缓管道应力等多方面重要作 用[2],常用异径管的地方是泵的进出口、调节阀的 进出口、温度计扩大管左右和再沸器进料分配管 后[3]。现阶段异径管的设计与选用主要根据国内 外标准进行[4-s]。在实际使用中由于异径管冲蚀 穿孔、应力腐蚀、管件成形中在内壁面产生的沟痕 等原始缺陷,以及边缘连接环缝区的开裂而导致 的异径管失效事故时有发生[6。]。冲蚀穿孑L是异 径管局部失效的主要原因之一。



    近年来,国内外学者运用实验、理论、数值计 算等方法对异径管冲蚀腐蚀磨损、流场以及应力 等进行了部分研究,如偶国富等通过二维建模对 异径管气液两相冲蚀磨损进行了研究,得出流体 流向为“小进大出”时对腐蚀产物保护膜的影响要 比“大进小出”小的多[83;陈孙艺等对异径弯管的 无力矩环向应力进行了计算分析,得出内压在异 径弯管中引起的环向应力大小及分布与异径管大 端圆面平均半径、小端圆面平均半径、壁厚、锥底 角及经向弯角,管截面的圆周角有关[9]。但对尺 寸与冲蚀情况之间关系的研究较少,为此作者通过对不同尺寸异径管进行冲蚀模拟研究,得出冲 蚀情况与异径管尺寸之间的关系,以期为异径管 的选取、制造及安全检测提供参考意见。

    气相人口速度取u一10 m/s,入口p(颗粒)一 1、5、10、15、20 g/m3。颗粒相人口边界条件为将 颗粒入口处的射流源设为面源,颗粒均匀地分布 在整个入口截面的网格上,由每一个网格中心射 人,设定颗粒的人口速度与气相入口速度相同。 计算过程中颗粒无质量变化,无热量传递,所以只 设定颗粒密度和粒径。模拟粉料选用单一粒径煤 粉,颗粒堆积密度为973.43 kg/m3,颗粒粒径为 80雎m。



    气相出口边界条件按充分发展的管流条件处理,所有变量在出口截面处轴向梯度aD/az为 零。颗粒相出口边界条件为完全逃逸。气相流场 在壁面采用无滑移边界条件,近壁网格采用标准 壁面函数近似处理。颗粒对壁面的碰撞恢复系数 取为完全反弹。

    6种尺寸异径管在人I=I p(颗粒)一15 g/m3 时的冲蚀严重位置图见图2。由图2可以看出随 尺寸变化的规律为:在小角度时,冲蚀严重区域比 较均匀,其形状为斑点状,分布在0.1~0.4 L之 间壁面区域;随角度的上升,冲蚀区域(20。)向0.1~ 0.5 L之间扩展,严重区连成片状;随角度继续上 升,严重冲蚀区域片状形状更加明显,严重区域集 中在出口管与变径区域相连处,如在60。时,只在 0.1~0.2 L之间且几乎连成环状,在90。时,严重 冲蚀区域完全连成环状,其宽度为0.1~0.5 L。 (注:严重冲蚀区域定义为最大冲蚀率的50% ~100%)

    对7种尺寸异径管的不同人口p(颗粒)进行 对比研究,结果见图3。从图3中可知:在低浓度 时(1 g/m3),异径管冲蚀率随角度上升而缓慢上 升,不同尺寸异径管的冲蚀率相差不大;随着入口 ID(颗粒)上升,曲线有显著变化,入El lD(颗粒)为 10 g/m3时,随着尺寸的变化,冲蚀率先快速上升,后在30。时上升幅度变缓慢,在70。之后冲蚀 率开始下降,并在90。时冲蚀率下降为8×10-8 kg/m2·S,小于70。时的1.13×10-7 kg/m2·s, 也小于45。时的8.75×10_8 kg/m2·S,且随人口 p(颗粒)的上升,此种趋势变得更加明显。这是因 为颗粒撞击壁面角度随变径区域角度上升而增 大,而壁面冲蚀严重程度随入射角度的上升的趋 势为先上升后下降,并存在最严重的撞击角 度[11|。同时入口p(颗粒)越大,差异累积越严重, 故在入VI JD(颗粒)为20 g/m3时,曲线先上升后下 降的趋势最明显。此外流场在变径区域转向,进 而带动颗粒转向,导致颗粒与壁面的实际撞击角 度并不是异径管的变径角度。



    为分析入口p(颗粒)与异径管冲蚀严重程度 之间的关系,选定入口速度为10 m/s,p(颗粒)分 别为1、5、10、15、20 g/m3,并对异径管冲蚀严重 的部位进行取点研究,结果见图4。

    (1)异径管的冲蚀区域主要位于变径区域壁 面,严重的冲蚀部位位于靠近出口的变径壁面。

    (2)异径管的严重冲蚀率随人口浓度的上升 线性上升,随角度上升而呈现先增大后减小的趋 势。且严重冲蚀区域的形状从小角度的斑点状向 大角度的环状变化。

    (3)工业使用异径管时应避开最严重冲蚀变 径角,在进行异径管的检测时,应对靠近出口侧的 变径壁面加密测点。同时可减小人口p(颗粒)和 加厚变径区域壁厚的方式减弱异径管变径区域的 冲蚀破坏作用。此外根据作者研究得出的异径管 冲蚀速率可以方便、快捷的预测出管道的寿命。