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對于燃氣管道磨損研討論文
為滿足長距離天然氣管道（陜京二線、西氣東輸管道等）輸氣工藝的需要，在管道內壁涂敷減阻涂層，以減小管道內表面的粗糙度，降低天然氣管道摩阻，實現天然氣管道的經濟運行。涂敷內壁減阻涂層的天然氣管道的輸量能提高5%~15%，同時可減少壓縮機數量、降低壓縮機能耗，獲得可觀的經濟效益。為提高涂層的使用壽命和使用效率，需要開展內壁減阻涂層的失效機理研究，分析破壞內壁減阻涂層內聚力和附著力的原因，并采取有效措施減輕對涂層的損傷。綜合實際工況可知，內壁減阻涂層的失效模式并非由單一因素導致，其重要誘因包括天然氣粉塵沖刷、熱風通過和清管作業。
1天然氣粉塵的影響
管輸天然氣中含有微量粉塵顆粒（基本為氧化鐵），在高速流動的天然氣氣流攜帶下，粉塵會對管道內壁產生一定的沖刷作用。為進一步考察這種沖刷作用，進行了30d的高濃度（3g/m3）粉塵磨損實驗。實驗前后分別在管道內壁環向均勻取10個數據采集點。實驗中將混配后的粉塵裝入粉末硫化裝置，由文丘里管噴到實驗管進風口進行均勻釋放，釋放的粉塵被強氣流帶入管道，利用三維白光干涉表面形貌儀測試實驗前后管道內涂層的厚度和粗糙度[1—2]。結果表明：①原內壁減阻涂層表面光亮平整，粉塵實驗后，表面光亮程度明顯下降，表面粗糙度增大，儀器測得的表面粗糙度從3。12m增至3。46m（圖1），增幅達10%；②實驗后管壁內涂層厚度減薄1。4m，減薄比例為1。8%。根據實驗結果，盡管粉塵粒徑很小（800目），但在高流速的天然氣管道內，粉塵相當于磨料，且沖刷過程一直持續，因此改善天然氣氣源的凈化效果，降低粉塵含量，能有效減輕粉塵對內涂層的沖刷磨損，是一種延長涂層壽命的好方法。
2溫度的影響
實際工況中，壓縮機輸送的天然氣溫度和土壤溫度隨時變化。管道與內涂層的熱膨脹系數不同，內壁減阻涂層可能受到熱應力的影響，為此，通過熱循環實驗驗證由溫度形成的應力對內壁減阻涂層的影響程度，采用柴油機和鼓風機達到循環加熱的目的。實驗后，測得內涂層的附著力為2級（即合格或無變化），這是由于內涂層厚度較薄，熱傳導速度快�？梢姡趯嶋H工況的溫度范圍內，溫度變化對內涂層的影響極小。
3清管器的影響
涂敷內減阻涂層的原油或成品油管道，由于輸送介質具有潤滑作用，因此清管器運行時，幾乎不存在密封皮碗與涂層的摩擦問題，皮碗的運行長度及使用壽命均可得到保證。但對于天然氣管道，常規機械清管器卻會損傷內減阻涂層，原因是聚氨酯皮碗與環氧樹脂內減阻涂層之間存在極高的摩擦因數（>0。25）及其較大的過盈量，皮碗通過管道時足以對內涂層產生較大的剝離作用[3—5]。為此，在室內采用清管實驗設備進行清管器拖拉實驗。在管道內壁選取均勻分布的10個點，分別進行實驗前和實驗后內涂層厚度數據的采集。實驗分4個階段：第1階段，10次牽引；第2階段，20次牽引；第3階段，30次牽引；第4階段，40次牽引。每個階段采集3組數據，對采集數據結果進行對比分析（表1）。
3。1清管器對內涂層的破壞作用
�。�1）原內壁減阻涂層表面平整，經過清管器拖拉實驗后，內壁表面無劃痕，但通過超聲波測厚儀測試，內減阻涂層的表面厚度有所減薄，所以，過多的清管作業對內壁減阻涂層存在一定影響。
�。�2）由于清管器直徑大于管道直徑，一般存在3%~4。4%的過盈量，過盈量大小決定清管器在天然氣管道內的啟動壓差，過盈量使得清管器密封板在管道內產生徑向壓力并直接作用于內壁減阻涂層。如果管道內存在較多的天然氣粉塵，即使管道內天然氣的高速通過能夠攜帶走大部分粉塵，但管道內壁仍然會有粉塵附著，實施清管作業時，粉塵對內涂層的磨損、研磨作用會進一步增強。
�。�3）天然氣管道運行初期，清管作業對內壁減阻涂層影響較小，管道運行若干年后，因天然氣管道內殘留的粉塵無法徹底清除，清管器對內壁減阻涂層的破壞作用將越來越明顯。
3。2降低清管器對內壁減阻涂層破壞的方法與對策①減小清管器密封皮碗與內壁減阻涂層的摩擦因數，改善摩擦邊界條件，減小清管器與內涂層之間的摩擦力，可降低清管作業對內涂層的破壞程度。②大的過盈量是造成內涂層磨損的重要因素之一，在清管器密封材料耐磨性能一定的情況下，減小清管器過盈量，可有效減輕內涂層的磨損程度。③采用輕型清管器骨架和環形支撐輪架，使清管器在管道內涂層上受力均勻，可減輕清管器運行對管道內涂層的磨損。
4結論
粉塵磨損、熱風循環和清管器拖拉實驗結果表明：天然氣粉塵和清管器運行對管道內壁減阻涂層的磨損影響較大。其中，粉塵通過改變涂層的粗糙度，降低天然氣的輸送效率；清管作業會減薄涂層厚度，影響涂層壽命；溫度變化產生的熱應力對涂層影響相對較小。通過降低天然氣中的粉塵含量，可以有效減少粉塵對內涂層的沖刷磨損；減小清管器皮碗與內涂層之間的摩擦因數、減少清管器過盈量、使用輕型清管器，均可以減輕清管作業對內涂層的磨損程度，從而延長內涂層的使用壽命。
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