[发明专利]可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置

说明书

本发明公开了一种可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置。静态混合器进口处设混合点，多相流介质经油水进口与储气罐出口的气体在混合点混合形成油气水三相流，油气水三相流输入到静态混合器，静态混合器出口分成两个支路，主支路依次经第一有机玻璃测试段、第一可拆式测试段经管道与三相分离器相连通，构成多相流冲蚀测试回路；次支路经多个阀、压力表、温度计和第二流量计连通，第二电磁流量计经第二可拆式测试管件、第二有机玻璃测试段后与气液固旋流分离器连通。本发明通过改变油气水的多相流冲蚀测试回路的三相比例，通过有机玻璃的测试段测试管道中对应的流型/流态，可实现不同气、液、固比例的管道及阀门冲蚀磨损测试。

技术领域

本发明涉及环道式气液固冲蚀磨损试验装置，具体涉及一种可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置。

背景技术

压力管道作为一种重要的输送流体的特种设备，在服役期间承受着一定的温度和压力，广泛应用于油气管道的长距离输送、海洋开采、煤化工以及石油化工等领域。

石油化工、煤化工是我国的国民经济支柱产业，与国家的经济命脉密切相关。近年来，随着我国对外原油依存度的增加，中东高硫、高氮、含氯等腐蚀性原油的加工量逐年增加，对我国中石化、中石油、中海油等炼油领域中的空冷器、换热器等冷换设备造成了严重的冲刷腐蚀问题。此外，由于煤化工领域输送的煤粉固相颗粒较多，油气水及固相介质的输运过程中，以三通、弯头、异径管为代表的典型管件冲刷腐蚀、冲蚀磨损问题极为突出，严重影响石油化工、煤化工等流程工业关键设备及管道系统的安全运行。

国内外研究成果表明，石油化工及煤化工领域普遍存在油气水冲蚀和气液固冲蚀磨损。相关研究机构设计了针对性的实验装置，运用相似法则制定实验方案研究实际管道冲蚀磨损机理。相对而言，相关试验装置仍存在以下不足：

(1)现有研究集中于油-气、油-水、气-水两相或单相的流动特性等方面，在油-气-水三相共存环境的冲刷腐蚀失效领域的研究相对较少，因此很难从根本上研究多相流共存环境多相耦合的冲蚀失效机理。

(2)针对煤化工中管道的冲蚀磨损现象，由于存在还多的外界干扰因素，难以建立基于多因素下冲蚀磨损率与变量(颗粒冲击角度、颗粒直径、颗粒浓度、高度、速度、粗糙度、温度、压力)之间的关联公式。

(3)传统的冲蚀测试方法往往采用称重法和超声波测厚法，或者通过数值模拟建立壁面剪切应力与管道壁面的剩余厚度比较来判断冲蚀的风险，较少从水润湿的角度建立水润湿与多相流冲蚀特性的关联关系。

综上，因油、气、水及含固相腐蚀性多相流的冲蚀磨损机理不明确，相关的实验装置、测试方法在应用中存在较多局限性，难以推广应用。

发明内容

针对现有关于多相流冲蚀磨损装置研究的不足，本发明的目的在于提供一种可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损联合试验装置，既能形成多相流冲蚀测试回路开展油气水多相流冲蚀实验研究，又能构成气液固测试回路测试典型管件及阀门的冲蚀磨损机理，实现了整个环道回路中的油气水和气液固相态既独立又相互联系的封闭循环测试系统，提高冲蚀磨损测试效率。

因此，本发明的目的在于设计一套能够模拟实际工况的一种可拆卸式环道式气液固冲蚀磨损试验装置，适用于油气水多相流冲刷腐蚀和气液固多相流冲蚀磨损的机理研究和特性数据库构建，为多相流管道的冲蚀磨损失效预测评价奠定理论基础。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：