[发明专利]一种全尺寸管道内涂层粉尘磨损试验的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全尺寸管道内涂层粉尘磨损试验的方法。

背景技术

由于西气东输(陕京二线、西气东输二线)长距离输气工艺上的需要，设计上采用了管道内壁涂敷减阻涂层以减少内表面粗糙度，改善天然气输送管道摩阻，以实现在经济运行工况条件下输送天然气，也减少了增加压缩机等一系列输气设施建设期投资。有资料表明，具有内壁减阻涂层的天然气管道能够增加输量5～15％，同时减少了压缩机的数量、降低了压缩机机的能耗，很明显内壁减阻涂层给天然气管道带来的效益是显著的。

由于天然气输送带有微量的天然气粉尘颗粒，含有400～600目的天然气粉尘99％是氧化铁，天然气在管道内运行速度达到15m/s，对管道内壁具有一定的冲刷作用，管道长时间的输送运行，天然气粉尘对内壁减阻涂层会产生磨损，改变了内壁减阻涂层的表面粗糙度。

另外，由于内壁减阻涂层没有内补口，尽管管线内输送的是干燥的天然气，不能排除天然气中有微量腐蚀物对内涂层的腐蚀作用，可能导致内涂层边缘被不断地的剥离，然后碎屑被冲刷到场站工艺设备中，在西气东输场站工艺设备检修中，这种情况实际上是存在的。

因此，开展全尺寸模拟试验的目的是为了确定天然气粉尘对管道内壁减阻涂层的损伤规律，建立磨损与粉尘粒度之间的量化关系，为内涂层数据库的建立、测试技术标准、寿命分析提供主要技术参数保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、可操作性强的管道内壁减阻涂层试验的方法，用于全尺寸天然气管道内涂层的试验，检测内涂层的表面粗糙度及磨损量，为管道内涂层使用寿命进行评估，完善管道内涂层技术标准，为今后输气工艺设计、管道运行维护、内壁减阻涂层预制施工、延长管道内涂层使用寿命提供依据。

本发明所述的管道内壁减阻涂层粉尘磨损试验方法的设备，试验设备为一套固定安装的试验设备，由钢管试验平台1、风量调节箱2、节流器3、滤芯除尘器4、高压风机5、粉尘流化床及文丘里射流喷嘴6组成。该设备使试验接近管道大排量输送实际工况，模拟天然气管道粉尘对内涂层冲刷，对内涂层磨损结果进行测试。

粉尘磨损试验设备

粉尘磨损试验设备包括调节风箱、粉尘释放系统、风管、管件、调风阀、滤芯回收装置、风机及电机、节流器和粉尘流化床。表1给出了管道内涂层全尺寸粉尘磨损试验设备明细。

表1天然气管道内涂层全尺寸粉尘磨损试验设备明细

粉尘粒径的选择

天然气管道粉尘磨损试验涉及的混合物为气相悬浮物也称为气溶胶。存在于管道内的硫化亚铁具有凝聚性，这种颗粒的特点是由化学反应而得，有凝聚性的粉尘在凝并过程中，由于表面电荷的作用，通过在管道内相互摩擦、接触而结合成较大颗粒，在较为稳定状态下(管输状态)，粉尘的粒径一般在10～40μm之间，绝大多数分布在20～25μm左右(600目～800目)；粉尘的颗粒大小是其主要物理性质之一，对管道的磨损作用取决于粉尘的粒径。

硫化亚铁粉尘在遇到空气时会进一步氧化，过多聚集的粉尘此时会产生自燃，管存状态下的硫化亚铁具有很好的浸润性，能够很容易被水或其他溶液润湿结合，大气状态下的硫化铁的浸润性较差，其粒径在1.0μm，小粒径的颗粒存在环绕气膜的现象。

尽量采用与天然气管道内粉尘相同粒径的粉尘粒径，试验用粉尘采用硅微粉，其粒径与天然气粉尘粒径相当。一般工业上粉尘的粒径主要指算数平均粒径，内涂层磨损试验所用的粉尘为筛分粒径，这是由于试验的粉尘要通过工业筛网获得，按筛网的目数换算出粉尘的粒径。表2给出了工业筛网目数与粒径的换算关系。

表2工业筛网目数与粒径的换算