劉 剛，趙家良，盧興國(guó)，陳 雷，隋 冰

(1.山東省油氣儲(chǔ)運(yùn)安全省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266580；2.中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司,山東 東營(yíng) 257000)

成品油攜水?dāng)y雜質(zhì)及管內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)

劉 剛1，趙家良1，盧興國(guó)1，陳 雷1，隋 冰2

(1.山東省油氣儲(chǔ)運(yùn)安全省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266580；2.中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司,山東 東營(yíng) 257000)

介紹了室內(nèi)成品油攜水?dāng)y雜質(zhì)模擬試驗(yàn)及管內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)和主要系統(tǒng)的功能及測(cè)試手段，并基于建成的管道系統(tǒng)對(duì)成品油管道內(nèi)水、雜質(zhì)沉積運(yùn)移規(guī)律及內(nèi)腐蝕特性開(kāi)展了初步試驗(yàn)測(cè)試。管道系統(tǒng)主要包括沉積試驗(yàn)起伏管段、腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、雜質(zhì)沉降回收系統(tǒng)。主要測(cè)試手段包括觀察法、超聲波檢測(cè)法和腐蝕監(jiān)測(cè)法，試驗(yàn)中利用觀察法結(jié)合超聲波檢測(cè)技術(shù)研究顆粒的沉積運(yùn)移規(guī)律，利用交流阻抗腐蝕測(cè)試儀對(duì)管道雜質(zhì)顆粒易沉積位置進(jìn)行實(shí)時(shí)腐蝕監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明：水相容易在管道低洼處沉積，但雜質(zhì)顆粒易在上傾-水平彎管段后方的水平管部位沉積，且已沉積的雜質(zhì)顆粒容易捕捉流經(jīng)的水相，造成此區(qū)域管內(nèi)腐蝕。

成品油管道； 油攜雜質(zhì)； 臨界流速； 超聲波探測(cè)； 腐蝕監(jiān)測(cè)

0 引 言

我國(guó)先后建成了蘭成渝，珠三角，西南，魯皖，西部和蘭鄭長(zhǎng)等多條成品油管線[1]。然而在成品油管道運(yùn)行初期，多次發(fā)生污物堵塞過(guò)濾器導(dǎo)致管線停輸?shù)氖鹿蔥2]。取樣分析發(fā)現(xiàn)，污物的成分主要為砂礫、淤泥、鐵銹等，含水量高達(dá)5%[3]。可見(jiàn)，成品油管道內(nèi)水和雜質(zhì)的沉積給成品油管線的安全可靠運(yùn)行帶來(lái)重大隱患[2-5]。孟芳芳等[6-12]利用玻璃管、加筋軟管和鍍鋅鋼管的試驗(yàn)環(huán)道進(jìn)行成品油攜水的研究，認(rèn)為水會(huì)在管道低洼處沉積，因此清除管道低洼處的積水會(huì)避免管內(nèi)腐蝕。隋冰等[13]利用有機(jī)玻璃透明試驗(yàn)環(huán)道進(jìn)行成品油攜雜質(zhì)的研究，發(fā)現(xiàn)管道中雜質(zhì)顆粒會(huì)在上傾—水平彎頭的水平部分沉積，同時(shí)沉積的雜質(zhì)顆粒會(huì)捕捉流經(jīng)雜質(zhì)顆粒沉積區(qū)的水。但是試驗(yàn)管道采用有機(jī)玻璃管，與實(shí)際成品油管道在管壁粗糙度和潤(rùn)濕性等方面都有比較大的差別[14]，同時(shí)此試驗(yàn)環(huán)道上傾—水平彎管段的水平部分很短，從而附近的法蘭連接對(duì)雜質(zhì)沉積產(chǎn)生很大影響，同時(shí)無(wú)法對(duì)顆粒沉積區(qū)域長(zhǎng)度進(jìn)行研究，并且無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管內(nèi)的腐蝕。

因此，本文研發(fā)一種多相流模擬試驗(yàn)裝置研究水和雜質(zhì)在起伏成品油管道中的沉積運(yùn)移規(guī)律，明確不同工況下油流對(duì)水和雜質(zhì)的攜帶能力，得出清除水和雜質(zhì)的臨界流速，對(duì)進(jìn)一步實(shí)施機(jī)械清管具有指導(dǎo)意義；同時(shí)得出顆粒沉積區(qū)域長(zhǎng)度，在沉積區(qū)域管段設(shè)置內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，探究積水積雜對(duì)管壁的內(nèi)腐蝕規(guī)律，對(duì)管道的預(yù)防腐設(shè)置和積水積雜無(wú)法清除的情況下管道使用壽命的預(yù)測(cè)具有指導(dǎo)性作用。

1 試驗(yàn)裝置

成品油攜水?dāng)y雜質(zhì)多相流模擬試驗(yàn)及管內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括儲(chǔ)油系統(tǒng)A、動(dòng)力系統(tǒng)B、流量調(diào)節(jié)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)C、引流系統(tǒng)D、加注系統(tǒng)E、沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)F、雜質(zhì)沉降回收系統(tǒng)G、支撐系統(tǒng)、防靜電系統(tǒng)和腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共10個(gè)部分，試驗(yàn)環(huán)道系統(tǒng)如圖1所示。

1-儲(chǔ)油系統(tǒng);2-過(guò)濾器;3-磁力驅(qū)動(dòng)泵;4-壓力表;5-流量計(jì);6-支撐架;7-引流管;8-變徑接頭;9-水平-上傾彎頭;10-上傾觀察段;11-上傾-水平彎頭;12-腐蝕探針安裝處;13-重力沉降分離罐;14-沉降短管;15-升降架;16-軟管;17-防靜電系統(tǒng)

試驗(yàn)裝置的核心系統(tǒng)主要有沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)、腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和雜質(zhì)沉降回收系統(tǒng)。

1.1沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)

加注系統(tǒng)E的下游設(shè)有沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)F。沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)是整個(gè)試驗(yàn)裝置的核心部分，用于模擬油品在起伏管路中的輸送以及水和/或雜質(zhì)顆粒在起伏管路中的沉積運(yùn)移。沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)包括測(cè)試管道9、10、11，沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)中的測(cè)試管道架設(shè)在可以調(diào)節(jié)高度的支撐裝置上，可根據(jù)試驗(yàn)需要設(shè)置管徑、傾角、起伏結(jié)構(gòu)等試驗(yàn)參數(shù)，試驗(yàn)參數(shù)包括管徑(15、25、32、40 mm)、傾角(0°、5°、10°、15°、20°)、起伏結(jié)構(gòu)(水平-上傾-水平)。

沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)的主要測(cè)試手段有觀察法和超聲波檢測(cè)法。

(1) 觀察法。為了觀察水和/或雜質(zhì)顆粒在測(cè)試管道10和11的水平段的運(yùn)移規(guī)律，需要設(shè)置透明觀察窗，但是有機(jī)玻璃管材質(zhì)和鋼材的管壁的潤(rùn)濕性能、親水親油性以及管壁的粗糙度差別很大，為了減小差異，特別設(shè)計(jì)了半玻璃半鋼的管道結(jié)構(gòu)，即測(cè)試管道的上半1/3部分為透明的玻璃材質(zhì)，下半2/3部分為鋼材質(zhì)，如圖2所示。這樣的設(shè)計(jì)既能保證管底的鋼材質(zhì)，又能透過(guò)上面透明玻璃觀察水和雜質(zhì)在管道中的沉積運(yùn)移。

(a) 側(cè)視圖

(b) 俯視圖

(2) 超聲波檢測(cè)法。沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)的水平-上傾彎管9和上傾-水平彎管11的上傾段都為全鋼非透明結(jié)構(gòu)，無(wú)法觀察，因此借助超聲波檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)雜質(zhì)的沉積情況。

根據(jù)超聲波在不同阻抗的介質(zhì)分界面會(huì)產(chǎn)生反射的原理，用頂部測(cè)量法[15]檢測(cè)管道中非透明全鋼管段雜質(zhì)顆粒沉積的情況，同時(shí)測(cè)量雜質(zhì)上傾-水平彎管段水平部分雜質(zhì)顆粒沉積團(tuán)的厚度。

頂部測(cè)量法原理見(jiàn)圖3。超聲波探頭垂直固定在管道頂部外壁上，超聲波探頭發(fā)出的超聲波在鋼管與柴油分界面、柴油與固體顆粒分界面發(fā)生反射，先測(cè)量超聲波在純柴油中的傳播速度，當(dāng)管道中有雜質(zhì)顆粒沉積時(shí)測(cè)量超聲的往返時(shí)間，從而得到雜質(zhì)沉積團(tuán)厚度，同時(shí)通過(guò)比較有無(wú)、雜質(zhì)時(shí)超聲波波形圖，判斷不透明鋼管段雜質(zhì)顆粒的沉積情況。

圖3 頂部測(cè)量法原理

超聲波的發(fā)射與接收利用脈沖信號(hào)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)，試驗(yàn)中采用OLYMPUS(奧林巴斯)5072pr進(jìn)行脈沖信號(hào)的發(fā)射和超聲波和接收。信號(hào)發(fā)生器將脈沖電信號(hào)發(fā)射到超聲波探頭上，超聲波探頭將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波信號(hào)，發(fā)射到管中，超聲波探頭將接收到經(jīng)過(guò)不同阻抗的界面反射后的超聲波信號(hào)，將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)發(fā)生器上；信號(hào)發(fā)生器與示波器連接，當(dāng)脈沖發(fā)生器發(fā)射信號(hào)或接收到信號(hào)時(shí)，電信號(hào)會(huì)在示波器上顯示出對(duì)應(yīng)的波形，通過(guò)測(cè)量脈沖信號(hào)從發(fā)射到接收到的時(shí)間差，就可以知道超聲波的傳播時(shí)間。試驗(yàn)中示波器采用泰克公司的型號(hào)為DPO2002的示波器，探頭采用奧林巴斯廠家定做的5 MHz探頭。信號(hào)發(fā)生器、示波器如圖4所示。

(a)OLYMPUS5072pr正面背面圖(b)泰克DPO2002示波器正面圖

圖4 超聲波測(cè)量?jī)x器示意圖

1.2腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

本試驗(yàn)采用CST810E單通道快速腐蝕測(cè)試儀監(jiān)測(cè)管內(nèi)特定位置的腐蝕情況，儀器全部采用交流阻抗測(cè)量模式。CST810E交流阻抗腐蝕測(cè)試儀根據(jù)交流阻抗的高頻和低頻區(qū)阻抗來(lái)測(cè)量溶液電阻Rs和極化電阻Rp，再根據(jù)Stern方程icorr=B/Rp(其中B為Stern系數(shù))，進(jìn)而計(jì)算腐蝕電流密度icorr。

對(duì)于本試驗(yàn)的腐蝕監(jiān)測(cè)探頭選用專(zhuān)門(mén)定制的同種材料三電極體系。工作電極、參比電極和輔助電極三電極采用同種材料、同樣大小、同樣表面狀態(tài)的3根金屬棒制成，材料選用和管內(nèi)壁一樣的304不銹鋼。3個(gè)電極棒內(nèi)部通過(guò)聚四氟乙烯固定、隔離，形成聚四氟乙烯棒，同時(shí)聚四氟乙烯棒上車(chē)有螺紋，可以直接旋入焊接在管道底部的短節(jié)里，同時(shí)為了不影響雜質(zhì)的沉積運(yùn)移，使探頭頂部與管內(nèi)壁在一個(gè)平面上。

通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)顆粒容易在爬坡后的水平段沉積，因此在此位置12安裝腐蝕監(jiān)測(cè)探頭，整個(gè)腐蝕測(cè)試系統(tǒng)如圖5所示。

(a)腐蝕監(jiān)測(cè)探頭(b)探頭與管道的裝配圖

圖5 腐蝕測(cè)試系統(tǒng)

1.3雜質(zhì)沉降回收系統(tǒng)

沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)F的下游設(shè)有雜質(zhì)沉降回收系統(tǒng)G用于沉降分離和回收被攜帶至沉降罐中油品中的水和雜質(zhì)，包括沉降罐13、金屬軟管16和出口閥門(mén)m。為了配合連結(jié)上游沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)的4個(gè)不同管徑的支路，沉降罐側(cè)面靠近下端的位置具有4個(gè)不同口徑的入口。試驗(yàn)時(shí)根據(jù)上游沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)設(shè)定的管徑從4個(gè)入口中選擇相應(yīng)口徑的入口連接，關(guān)閉其余入口的閥門(mén)。同時(shí)為了能夠與其上游可調(diào)節(jié)高度的沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)對(duì)接，整個(gè)沉降回收系統(tǒng)放置在可調(diào)節(jié)高度的支架上，如圖6所示。

圖6 雜質(zhì)沉降回收系統(tǒng)

雜質(zhì)沉降回收系統(tǒng)雜質(zhì)的分離操作過(guò)程為：在試驗(yàn)前打開(kāi)閥門(mén)k，關(guān)閉閥門(mén)m，在試驗(yàn)的過(guò)程中顆粒/水被攜帶至雜質(zhì)沉降罐中，由于重力作用顆粒/水沉積到沉積短管14中，待試驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉閥門(mén)k，打開(kāi)閥門(mén)m，排出已沉積到沉積短管14的顆粒/水至燒杯中，通過(guò)量筒測(cè)量被攜帶出管路的水，顆粒清洗干凈后用電子秤稱(chēng)重。

2 試驗(yàn)測(cè)試

試驗(yàn)介質(zhì)為水、0#柴油和石英砂顆粒。20 ℃時(shí)，油品密度為819 kg/m3，動(dòng)力黏度為2.40 mPa·s，油水界面張力為0.02 N/m。石英砂顆粒的密度為2 500 kg/m3。在試驗(yàn)中選用管徑DN25 mm，傾角為20°的管路，20 g粒徑為1.8～2 mm的石英砂進(jìn)行試驗(yàn)研究。

2.1雜質(zhì)顆粒沉積運(yùn)移規(guī)律研究試驗(yàn)

(1) 實(shí)驗(yàn)步驟。裝置進(jìn)行試驗(yàn)的方法主要通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：

① 流量調(diào)節(jié)。通過(guò)流量調(diào)節(jié)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)調(diào)節(jié)管路中油相流量至所需流量，待流量穩(wěn)定后，利用頂部測(cè)量法探測(cè)雜質(zhì)顆粒在上傾-水平彎管上傾段的沉積情況，記錄每個(gè)定點(diǎn)位置的波形圖，然后關(guān)閉動(dòng)力系統(tǒng)。

② 顆粒沉積運(yùn)移。關(guān)掉閥門(mén)j和i，打開(kāi)加注閥h，通過(guò)加注閥向管道中加入20 g粒徑為1.8～2 mm的石英砂顆粒，靜置待雜質(zhì)顆粒沉積穩(wěn)定后關(guān)閉加注閥門(mén)h，打開(kāi)閥門(mén)j和i，再啟動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，打開(kāi)泵出口閥門(mén)a，觀察并攝像記錄雜質(zhì)顆粒在上傾段和上傾-水平彎管水平部分的沉積運(yùn)移過(guò)程。

③ 待沉積穩(wěn)定后，打開(kāi)超聲波信號(hào)發(fā)生器和示波器，利用頂部測(cè)量法探測(cè)雜質(zhì)顆粒在上傾-水平彎管上傾段的沉積情況，記錄每個(gè)定點(diǎn)位置的波形圖，并與步驟①中未加入雜質(zhì)顆粒時(shí)相應(yīng)位置的波形圖對(duì)比分析。

④ 試驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉閥門(mén)k，打開(kāi)閥門(mén)m，排出已沉積到沉積短管14的顆粒/水至燒杯中，通過(guò)量筒測(cè)量被攜帶出管路的水，顆粒清洗干凈后用電子秤稱(chēng)重。

(2) 臨界流速測(cè)量。為了更好地描述不同流速下雜質(zhì)顆粒在起伏管路中沉積運(yùn)移特點(diǎn)，首先定義雜質(zhì)顆粒在起伏管路中沉積運(yùn)移的幾個(gè)速度。

① 臨界爬坡流速v1：顆粒開(kāi)始爬坡的最小速度。

② 穩(wěn)定沉積臨界流速v2：顆?？梢栽谏蟽A-水平段彎頭的水平部分產(chǎn)生穩(wěn)定沉積的最大流速。

③ 可沉積臨界流速v3：顆?？梢猿练e的最小流速。

得到的描述顆粒沉積運(yùn)移的不同油相流速如下：v1=0.35 m/s，v2=0.75 m/s，v3=0.95 m/s。

(3) 顆粒沉積區(qū)域長(zhǎng)度隨油相流速變化。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)顆粒在管路中的最終沉積位置是上傾-水平彎管段的水平段。因此通過(guò)觀察法結(jié)合超聲波探測(cè)技術(shù)研究顆粒沉積區(qū)域長(zhǎng)度。

上傾-水平彎管段的結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。以油相流速為0.55 m/s為例，分別在顆粒沉積運(yùn)移前后利用頂部探測(cè)法檢測(cè)管道非透明段各位置1～8顆粒沉積情況，檢測(cè)結(jié)果如圖8所示。

圖7 管道非透明段超聲波探測(cè)位置示意圖

15263748(a)顆粒沉積運(yùn)移前(b)顆粒沉積運(yùn)移后(a)顆粒沉積運(yùn)移前(b)顆粒沉積運(yùn)移后

圖8 顆粒沉積運(yùn)移前后超聲波探測(cè)波形圖對(duì)比

對(duì)比顆粒沉積運(yùn)移前后波形圖，只有1、2、3號(hào)位置的波形圖前后差異比較大，說(shuō)明這3個(gè)位置有雜質(zhì)顆粒的沉積，即在全鋼非透明位置有2 cm的顆粒沉積團(tuán)，因此顆粒沉積區(qū)域長(zhǎng)度應(yīng)該為透明段沉積長(zhǎng)度加上超聲波探測(cè)得到的非透明段沉積長(zhǎng)度。

結(jié)合超聲波探測(cè)技術(shù)和觀察法最終得到顆粒沉積區(qū)域長(zhǎng)度隨油相流速變化關(guān)系曲線如圖9所示。

圖9 油相流速與雜質(zhì)沉積區(qū)域長(zhǎng)度關(guān)系曲線

從圖9可以看出，當(dāng)油相流速小于0.4 m/s時(shí)顆粒不會(huì)在上傾-水平彎管段的水平部分沉積，即沉積區(qū)域長(zhǎng)度為0。顆粒沉積區(qū)域長(zhǎng)度隨著油相流速的增加先變大，當(dāng)沉積區(qū)域長(zhǎng)度達(dá)到最大沉積區(qū)域長(zhǎng)度11.8 cm后沉積區(qū)域長(zhǎng)度開(kāi)始變小，當(dāng)油相流速大于0.75 m/s，沉積區(qū)域長(zhǎng)度變?yōu)?，不會(huì)有顆粒穩(wěn)定沉積即此流速為穩(wěn)定沉積臨界流速。

2.2腐蝕速率監(jiān)測(cè)試驗(yàn)

步驟1監(jiān)測(cè)管道中只有柴油時(shí)上傾-水平彎管水平段探針安裝位置處的腐蝕速率為2.338 nm/a。

步驟2取注水量為30 mL，進(jìn)行攜水試驗(yàn)測(cè)得水相完全爬坡臨界流速為0.175 m/s，監(jiān)測(cè)此流速下探針安裝位置的腐蝕速率為2.489 nm/a，和沒(méi)加入水前的腐蝕速率相比基本沒(méi)變，沒(méi)有造成管內(nèi)腐蝕，說(shuō)明當(dāng)水團(tuán)完全爬坡后水不會(huì)像雜質(zhì)顆粒一樣在上傾-水平彎管的水平段沉積。

步驟3取油相流速0.55 m/s，加入20 g粒徑為1.8～2 mm的顆粒進(jìn)行攜砂試驗(yàn)，待沉積穩(wěn)定后測(cè)量此時(shí)管內(nèi)探針安裝位置的腐蝕速率為2.789 nm/a，說(shuō)明管內(nèi)沒(méi)有發(fā)生腐蝕。

步驟4在步驟3的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)流量為水相完全爬坡流速0.175 m/s，然后注入30 mL的蒸餾水進(jìn)行攜水試驗(yàn)，觀察水流經(jīng)顆粒沉積區(qū)域時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)監(jiān)測(cè)水流經(jīng)顆粒沉積區(qū)域后的腐蝕速率，每隔1 h監(jiān)測(cè)1次。

當(dāng)蒸餾水以水團(tuán)的形式經(jīng)過(guò)顆粒沉積區(qū)域后，觀察到有部分水吸附在已沉積區(qū)域顆粒上，未被攜帶出管路。管內(nèi)腐蝕速率隨時(shí)間變化如圖10所示(注:圖中第1個(gè)點(diǎn)為步驟1中布砂前探針在柴油中監(jiān)測(cè)到的腐蝕速率；第2個(gè)點(diǎn)為步驟3 中布砂后探針監(jiān)測(cè)到的的腐蝕速率，之后的腐蝕速率都是在水相流經(jīng)雜質(zhì)顆粒沉積區(qū)域即步驟4后監(jiān)測(cè)得到)。

結(jié)果表明：①水相流經(jīng)顆粒沉積區(qū)域后的腐蝕速率明顯大于攜水前的腐蝕速率，進(jìn)一步證實(shí)了當(dāng)水相經(jīng)過(guò)已沉積顆粒區(qū)域時(shí)會(huì)有一部分水吸附在顆粒沉積團(tuán)上，未被攜帶出管路；②腐蝕速率隨時(shí)間先增大，當(dāng)增大到一定值后開(kāi)始減小，最后腐蝕速率保持恒定值。

圖10 管內(nèi)腐蝕速率隨時(shí)間變化曲線

3 結(jié) 語(yǔ)

研發(fā)了成品油攜水?dāng)y雜質(zhì)及管內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)裝置。裝置的主要測(cè)試系統(tǒng)有沉積試驗(yàn)起伏管段系統(tǒng)、雜質(zhì)沉降回收系統(tǒng)和腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要測(cè)試手段包括觀察法、超聲波檢測(cè)法和腐蝕監(jiān)測(cè)法。

試驗(yàn)裝置的測(cè)試管段創(chuàng)新性地使用上半1/3部分透明玻璃材質(zhì)，下半2/3部分為鋼材質(zhì)的管道結(jié)構(gòu)，不僅避免了有機(jī)玻璃管管底粗糙度和管壁潤(rùn)濕性與實(shí)際鋼管差異很大的缺點(diǎn)，而且上部分透明有機(jī)玻璃管的設(shè)置方便觀察管道中雜質(zhì)的沉積運(yùn)移過(guò)程。因此，試驗(yàn)中利用觀察法結(jié)合超聲波檢測(cè)技術(shù)研究顆粒的沉積運(yùn)移規(guī)律。同時(shí)試驗(yàn)中利用交流阻抗腐蝕測(cè)試儀對(duì)管道雜質(zhì)顆粒易沉積位置進(jìn)行實(shí)時(shí)腐蝕監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明，水容易在管道低洼處沉積，雜質(zhì)顆粒易在管道的上傾-水平彎管的水平部分沉積，當(dāng)水流經(jīng)雜質(zhì)顆粒沉積區(qū)域后有部分水會(huì)被攜留在沉積顆粒表面，從而造成此位置管底腐蝕并且腐蝕速率隨時(shí)間先增大，當(dāng)增大到一定值后開(kāi)始減小，最后腐蝕速率保持恒定值。

整套試驗(yàn)裝置可以進(jìn)行模擬起伏管路中成品油攜水、攜雜質(zhì)多相流運(yùn)動(dòng)沉積狀態(tài)以及對(duì)積水、積雜造成的管內(nèi)腐蝕進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而為實(shí)際的成品油管道輸送提供有指導(dǎo)意義和參考價(jià)值的數(shù)據(jù)信息。

[1] 喬煥芳.延-西成品油管線腐蝕現(xiàn)狀的分析及防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].西安：西安石油大學(xué)，2014.

[2] 王德增，劉井會(huì)，王彩霞，等.對(duì)成品油管道中沉積物的分析[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2005， 24(2)：59-60.

[3] 高庭禹，張?jiān)鰪?qiáng).蘭成渝成品油管道內(nèi)雜質(zhì)的成因及對(duì)策[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2006(10)：52-54，67，62.

[4] Carlos F,Torres-Monzon.Modeling of oil-water flow in horizontal and near horizontal pipes [D].USA: Oklahoma:University of Tulsa,2006.

[5] Trallero J L,Sarica C,Brill J P.A study of oil-water flow pattern in horizontal pipes[J].Spe Production & Facilities,1997,12(3):165-172.

[6] 孟芳芳.成品油管道攜水特性實(shí)驗(yàn)研究[D].青島：中國(guó)石油大學(xué)(華東)，2010.

[7] 趙 青.含水成品油管道內(nèi)腐蝕機(jī)理及攜水特性研究[D]．青島：中國(guó)石油大學(xué)(華東)，2011.

[8] 徐廣麗.成品油管道油攜水機(jī)理研究[D].青島：中國(guó)石油大學(xué)(華東)，2011.

[9] Xu Guang-li,Zhang Guo-zhong,Liu Gang,etal.Trapped water displacement from low section of oil pipelines[J].International Journal of Multiphase Flow,2011,37(1):1-11.

[10] 張 鑫.成品油管道攜水機(jī)理數(shù)值模擬研究[D].青島：中國(guó)石油大學(xué)(華東)，2011.

[11] 許道振，張勁軍，王 彬，等.利用電阻探針測(cè)試輸油管道中油品攜水能力實(shí)驗(yàn)[J].油氣田地面工程，2015(6)：17-19.

[12] 許道振，張國(guó)忠，SRDJAN Nesic，等.積水在上傾輸油管中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)研究[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，36(6)：147-152.

[13] 隋 冰，劉 剛，李 博，等．顆粒在起伏成品油管道中的沉積運(yùn)移規(guī)律[J]．石油學(xué)報(bào)，2016，37(4)：523-530．

[14] 許道振.成品油管道中積液運(yùn)動(dòng)特性研究[D].青島：中國(guó)石油大學(xué)(華東)，2013.

[15] 倫翠芬，侯桂鳳，張淑清，等.智能超聲波物位儀的研究[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2005(S1)：443-444.

Development of Monitoring System Carrying Impurity of Product Oil and Corrosion in Oil Pipeline

LIUGang1,HAOJialiang1,LUXingguo1,CHENLei1,SUIBing2

(1.Shandong Key Laboratory of Oil & Gas Storage and Transport Safety Engineering,Qingdao 266580,Shandong,China； 2.Sinopec Petroleum Engineering Co.,Ltd.,Dongying 257000,Shandong,China)

This paper introduces the designation and establishment of the experimental system for oil-carrying-impurity detecting and corrosion in oil pipeline monitoring，and introduces the functions and testing measures of the system.Impurity movement and the deposition behavior in product oil pipeline are analyzed by the experimental system.The experimental system is mainly comprised of inclined section of the experimental pipeline,corrosion monitoring system and impurity deposition and recovery system.The major testing methods include observation method，ultrasonic detection method and corrosion monitoring method.Observation and ultrasonic detection methods are used to research impurity movement and deposition behavior.AC impedance corrosion tester is used to monitor the corrosion where impurity is deposited.According to the elementary experiment,water is easy to accumulate in some low spots of oil pipeline and impurity particles are easy to be deposited at the high point after the inclined section of the product oil pipeline.And the deposited impurity particles can capture water which leads to internal corrosion of the area in the product oil pipeline.

product oil pipeline； oil-carrying-impurity； critical velocities； ultrasonic detection； corrosion monitoring

2016-10-13

中國(guó)石油科技創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(2014D-5006-0604)；中國(guó)石油化工股份有限公司科研項(xiàng)目(314013)

劉 剛(1975-)，男，山東聊城人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，現(xiàn)主要從事油氣長(zhǎng)距離管道輸送技術(shù)和油氣集輸研究。

Tel.:15192668056；E-mail:liugang@upc.edu.cn

TE 832

：A

：1006-7167(2017)07-0059-05