彎徑比與彎管壁體之衝蝕現象淺談

這是以管徑DN為100 mm彎曲成90∘的碳鋼管管線(Pipe-Bending)為模擬實驗對象…所得到數據以圖表顯示其管線彎徑比與衝蝕速率關係比之關係!

(參考文獻:Influence of Pipe Parameters on Flow Field of Liquid-solid Two-phase Flow and Erosion of Pipe BendPENG Wenshan , CAO Xuewen College of Pipeline and Civil Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China)

圖表說明:
1.隨著管線彎徑比的增加,其衝蝕速率隨之逐漸縮減遞小!
2.以彎徑比而言,彎徑比在1.5~4範圍內,其衝蝕速率縮減較快;而彎徑比大於4以後,其衝蝕速率顯得減小而趨於平緩。
3.以磨損量而言,在同一管徑下,隨著彎徑比的增大其相對衝蝕磨損量是下降的;但在彎徑比大於4之後隨著彎徑比的增加,其衝蝕磨損量下降趨勢是緩慢的。
(下圖為:2″CS STD 90°E 因流體衝蝕作用下產生穿透壁體洩漏)
分析比較:
1.圖表中R/D比的顯示,主要是由於隨著彎徑比增大,其彎管路徑變長,管內流動趨於平緩( R/D=5倍)!
2.當流體中的固體顆粒對管壁衝擊減弱之下,同時二次流動動能所造成的磨損也降低,因而對管壁沖蝕速率也跟著降低遞減。
結論:
1.在美系相關規範的工程裡,實務上有一個屬於比較經濟合理的彎徑比,其R/D比值的範圍一般會落在3~5倍!(舉例來說:GE POWER/Gas Power ASME B31.1設計規範中,small bore pipe採用5倍;large bore pipe則採用3倍)
2.市售常見各種材質的對焊焊接彎頭,均屬於1.5倍R/D比的常規性配管部品。其流體衝擊管壁動能與轉彎處沖蝕損耗程度,相較於3倍或5倍R/D比的彎管製品來說,是嚴重許多的!
(下圖為:發電廠採用ASME B31.1設計規範中,small bore pipe/cold bending採用5倍彎徑)
(下圖為:常用1.5DR彎頭於石化廠開俥當中產生洩漏,無法立即停機修復而採取一種克漏的工法來緊急處理!其處理費用並不低廉)
 
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