高凱歌，劉銘剛，靳彥欣，李 勇，逄銘玉，王 雪，夏晞冉

(中石化安全工程研究院有限公司，山東 青島 266100)

0 前 言

沖蝕是指材料表面受到含有固體顆粒的流體沖擊而導(dǎo)致其表面材料磨損的現(xiàn)象[1-4]，是造成零部件損壞、設(shè)備失效的重要原因[5，6]。在石油與天然氣工業(yè)中，由于多相流沖蝕磨損導(dǎo)致的管線、設(shè)備損壞普遍存在[7，8]。相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，管道彎折處沖蝕磨損程度約為直管的50倍[9]，泥漿泵由于沖蝕磨損導(dǎo)致的損失率高達(dá)50%[10]。

水力壓裂施工中，壓裂液攜帶固相支撐劑在高壓管匯中高速流動(dòng)，極易對(duì)彎管、分支管等部位的內(nèi)壁產(chǎn)生嚴(yán)重的沖蝕損壞，由于壓裂施工中高壓管匯內(nèi)存在幾十乃至上百兆帕的波動(dòng)壓力，一旦發(fā)生由于沖蝕磨損導(dǎo)致的刺漏、破裂，則極可能造成人員傷亡甚至導(dǎo)致嚴(yán)重事故后果[11，12]。壓裂過程中高壓管匯所處工況極為復(fù)雜，同時(shí)受多相流沖蝕、振動(dòng)疲勞、超高內(nèi)壓等多種因素耦合作用[13，14]，且尚未形成系統(tǒng)的沖蝕磨損程度預(yù)測方法，但作為危害油氣田安全生產(chǎn)的重要因素，沖蝕磨損問題的試驗(yàn)研究對(duì)優(yōu)化壓裂施工參數(shù)、優(yōu)選高性能抗沖蝕材料以及預(yù)測高壓管匯壽命具有重要意義。

1 高壓管匯材料沖蝕磨損理論

材料沖蝕是一種隨時(shí)間變化的現(xiàn)象，其作用機(jī)理尚未完全厘清，但一般認(rèn)為沖蝕是由“切削”和“變形”2種機(jī)制共同作用導(dǎo)致的[15-18]。目前，壓裂施工常使用30CrMo、42CrMo等高強(qiáng)度、高韌性的合金鋼作為高壓管匯材料，因此塑性材料沖蝕磨損理論更加適用于高壓管匯沖蝕問題的研究。

1.1 微切削理論

1958年，F(xiàn)innie[15]提出微切削理論，首次較為全面地闡述了固相顆粒以較小沖擊角度作用于不開裂、不變形的剛體時(shí)，通過斜向剪切力導(dǎo)致材料在變形強(qiáng)度不足的情況下產(chǎn)生塑性形變，顆粒撞擊并去除在材料表面凹痕周圍的碎屑，最終導(dǎo)致材料表面磨損。1960年，F(xiàn)innie[16]基于大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)提出了修正后的沖蝕磨損量的式(1)、(2)：

(1)

(2)

式中：V為靶材磨損體積，m3；K為粒子分?jǐn)?shù)，無量綱；m為固相顆粒質(zhì)量，kg；vs為顆粒沖擊速度，m/s；σy為靶材屈服強(qiáng)度，Pa；n為磨損體積對(duì)顆粒沖擊速度依賴度，無量綱；α為顆粒沖蝕角度，(°)；α0為臨界沖蝕角度，(°)

修正后的公式可與試驗(yàn)數(shù)據(jù)較好契合，但由于考慮因素有限，導(dǎo)致其對(duì)顆粒沖擊角度較高工況的適用性不足，但微切削理論的提出對(duì)建立沖蝕磨損理論體系和試驗(yàn)解釋方法具有重要意義。

1.2 變形磨損理論

1963年，Bitter[17]基于沖蝕過程能量平衡提出變形磨損理論，指出材料沖蝕磨損總量為變形磨損量和切削磨損量之和，計(jì)算高沖擊角度條件下以變形磨損為主導(dǎo)，低沖擊角度以切削磨損為主導(dǎo)。理論認(rèn)為，當(dāng)固相顆粒的沖擊力小于靶材屈服強(qiáng)度時(shí)僅會(huì)導(dǎo)致靶材彈性形變，當(dāng)沖擊力大于靶材屈服強(qiáng)度時(shí)則會(huì)導(dǎo)致彈性變形、塑性變形同時(shí)發(fā)生，而固相顆粒持續(xù)沖擊且沖擊力持續(xù)增大會(huì)導(dǎo)致靶材表面裂紋產(chǎn)生。變形磨損理論對(duì)塑性材料的沖蝕現(xiàn)象作出合理解釋，有利于分析沖蝕機(jī)理，但缺乏完善的物理模型支撐。

隨后，Clark等[18]在Finnie與Bitter的基礎(chǔ)上提出，單位時(shí)間內(nèi)的沖蝕總量為切削和變形磨損量之和，計(jì)算公式如(3)、(4)所示：

ET=EC+ED

(3)

(4)

式中：ET為靶材磨損總量，m3；EC為靶材切削量，m3；ED為靶材變形量，m3；MP為固相顆?？傎|(zhì)量，kg；VN為固相顆粒法向速度，m/s；VT為固相顆粒切向速度，m/s；ε為變形沖蝕動(dòng)能系數(shù)，無量綱；φ為切削沖蝕動(dòng)能系數(shù)，無量綱；α為顆粒沖蝕角度，(°)。

1.3 二次沖蝕理論

1973年前后，Tilly[19]和Sheldon等[20]通過改變前期沖蝕理論將固相顆粒視為剛體的局限性，考慮顆粒在沖蝕過程中的破碎性，提出二次沖蝕理論。該理論采用高速攝影、電子顯微等技術(shù)研究并得出了固相顆粒破碎會(huì)對(duì)靶材沖蝕量造成一定影響的結(jié)論，認(rèn)為固相顆粒在質(zhì)量小、速度低的條件下僅會(huì)發(fā)生一次沖蝕，而當(dāng)固相顆粒質(zhì)量和速度足夠時(shí)，由于撞擊后的粒子破碎現(xiàn)象，會(huì)對(duì)靶材產(chǎn)生二次沖蝕效應(yīng)。

1.4 鍛造擠壓理論

1981年，Bellman等[21]采用失重法測定靶材沖蝕率發(fā)現(xiàn)，少量顆粒沖擊后的靶材不會(huì)出現(xiàn)失重，為解釋此種現(xiàn)象提出鍛造擠壓理論。該理論認(rèn)為，固相顆粒在整個(gè)沖蝕過程中不斷撞擊靶材表面造成磨損，但最初僅會(huì)在靶材表面沖擊產(chǎn)生凹坑和凸起的唇片，而沖擊能量并不足以使唇片脫落，隨著固相顆粒的不斷撞擊，唇片會(huì)逐漸脫落，最終產(chǎn)生失重現(xiàn)象。

2 材料沖蝕磨損試驗(yàn)裝置

通過研究，國內(nèi)外學(xué)者建立了多種針對(duì)單一工況的材料沖蝕磨損理論，但對(duì)復(fù)雜工程條件下材料的沖蝕磨損機(jī)理缺乏直觀認(rèn)識(shí)。20世紀(jì)80年代開始，國內(nèi)外學(xué)者開始設(shè)計(jì)相關(guān)試驗(yàn)裝置并開展了大量材料沖蝕磨損試驗(yàn)研究，用于驗(yàn)證現(xiàn)有材料沖蝕磨損理論的科學(xué)性，進(jìn)一步厘清復(fù)雜工況下材料沖蝕磨損機(jī)理和規(guī)律，以推進(jìn)高壓管匯材料沖蝕磨損領(lǐng)域發(fā)展。目前，主流的材料沖蝕磨損試驗(yàn)裝置主要分為旋轉(zhuǎn)式、噴射式和管流式[22]。

2.1 旋轉(zhuǎn)式試驗(yàn)裝置

1992年，Cupta等[23]設(shè)計(jì)制造了首臺(tái)旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕試驗(yàn)儀器，Cupta設(shè)計(jì)制造的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕試驗(yàn)儀器[23]如圖1所示，主體由圓柱形腔室、轉(zhuǎn)臂、軸承組、電機(jī)等部件組成，試驗(yàn)前將腔室中的固相顆粒與液相充分混合，使其處于懸浮狀態(tài)，隨后將靶件安裝在轉(zhuǎn)臂上，試驗(yàn)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂和靶件在砂漿中高速運(yùn)動(dòng)，通過固體顆粒的碰撞和砂漿的沖刷導(dǎo)致靶件表面材料損失，主要用于研究不同固相濃度條件下材料的的沖蝕磨損規(guī)律。此后，國內(nèi)外學(xué)者[24-29]相繼在該試驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上作出改進(jìn)，并在噴射速度、沖擊角度、固相粒徑等影響因素及沖蝕磨損機(jī)理研究方面取得較大進(jìn)展。其中，Desale等[24]改進(jìn)旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕試驗(yàn)儀器見圖2。

圖1 Cupta設(shè)計(jì)制造的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕試驗(yàn)儀器[23](長度單位：mm)

圖2 Desale等改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕試驗(yàn)儀器[24](長度單位：mm)

旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕試驗(yàn)裝置由于具有結(jié)構(gòu)簡單、試驗(yàn)周期短等優(yōu)點(diǎn)，曾在沖蝕磨損研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但其存在轉(zhuǎn)速較低且不精確、沖擊角度難以定量控制的弊端，同時(shí)由于其靶件轉(zhuǎn)動(dòng)撞擊固相顆粒的損傷原理，導(dǎo)致其并不適用于高壓管匯沖蝕磨損研究。

2.2 噴射式試驗(yàn)裝置

1990年，Hutchings等[30]設(shè)計(jì)了噴射式?jīng)_蝕試驗(yàn)裝置，液相在泵的驅(qū)動(dòng)下在管路內(nèi)流動(dòng)，當(dāng)流體通過噴嘴腔時(shí)利用文丘里效應(yīng)將固相顆粒吸入并混合均勻，隨后通過噴嘴以一定的速度沖擊靶件表面完成沖蝕磨損。該裝置可以精確控制多相流體噴射速度和沖擊角度等參數(shù)，同時(shí)配合電化學(xué)、聲發(fā)射等測試技術(shù)深入分析沖蝕機(jī)理及過程，但存在固相顆粒的含量無法實(shí)現(xiàn)精確控制、最高噴射速度不高的缺陷。隨后，經(jīng)過不斷改進(jìn)[31-33]，逐漸實(shí)現(xiàn)了對(duì)噴射速度、沖蝕角度、含砂量等參數(shù)的精確控制。其中，Stack等[33]設(shè)計(jì)制造的基于Hutchings改進(jìn)版噴射式?jīng)_蝕裝置如圖3所示。

圖3 基于Hutchings改進(jìn)版噴射式?jīng)_蝕裝置[33]

2009年，姜?jiǎng)倮萚34]設(shè)計(jì)制造的高溫高速?zèng)_蝕試驗(yàn)裝置示意見圖4，該裝置通過采用凸輪泵解決了介質(zhì)輸送過程產(chǎn)生脈沖的難題，同時(shí)利用儲(chǔ)液槽底部回流噴射實(shí)現(xiàn)了固相顆粒持續(xù)懸浮，可適用于惡劣工況條件下的沖蝕磨損模擬研究。目前，噴射式試驗(yàn)裝置已逐漸成為國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行沖蝕磨損試驗(yàn)研究的最主流儀器。

圖4 改進(jìn)噴射式?jīng)_蝕裝置[34]

2.3 環(huán)路式試驗(yàn)裝置

1988年，Steward[35]結(jié)合Bikbaev等[36，37]、Blanchard等[38]的研究經(jīng)驗(yàn)及成果，提出了一種環(huán)路式?jīng)_蝕試驗(yàn)裝置，該裝置示意如圖5所示，主要由儲(chǔ)漿罐、離心泵、靶件架、噴嘴和換熱器組成，可以模擬與實(shí)際管路相似的多相流動(dòng)條件，且可在相同試驗(yàn)條件下比較與噴射式?jīng)_蝕試驗(yàn)結(jié)果的區(qū)別。此后，眾多學(xué)者[39-42]利用原版或改進(jìn)后的環(huán)路式試驗(yàn)裝置對(duì)不同工況條件下直管、彎管、變徑處的沖蝕磨損規(guī)律進(jìn)行研究，得出了固相含量、顆粒性質(zhì)、流速、管道曲率等多種因素對(duì)沖蝕的影響程度，并相繼開發(fā)了相關(guān)的物理或經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。其中，Wood等[42]設(shè)計(jì)制造的環(huán)路式?jīng)_蝕裝置示意見圖6。

圖5 Steward設(shè)計(jì)的版環(huán)路式?jīng)_蝕裝置[35]

圖6 Wood設(shè)計(jì)的版環(huán)路式?jīng)_蝕裝置[42]

環(huán)路式?jīng)_蝕試驗(yàn)裝置通過介質(zhì)管流對(duì)與內(nèi)壁貼合的試件進(jìn)行沖擊，是目前模擬低壓管道沖蝕磨損的重要方法，具有試驗(yàn)參數(shù)容易控制、可模擬多種流態(tài)并進(jìn)行深入理論分析等優(yōu)點(diǎn)，但存在試驗(yàn)裝置占用空間多、試驗(yàn)周期長等缺陷，且對(duì)惡劣工況下管道沖蝕磨損研究適用性不強(qiáng)。

綜上所述，高壓管匯沖蝕磨損是由于水力壓裂工況下高速、高壓流體攜帶固相顆粒撞擊管匯內(nèi)壁導(dǎo)致的，必須選取合適的沖蝕磨損試驗(yàn)裝置進(jìn)行研究。相對(duì)于旋轉(zhuǎn)式、環(huán)路式試驗(yàn)裝置，噴射式裝置可實(shí)現(xiàn)在高溫、高壓、高湍流條件下對(duì)沖蝕介質(zhì)、噴射速度、沖蝕時(shí)間等因素的模擬，同時(shí)結(jié)合流體力學(xué)模型模擬技術(shù)，可深入研究復(fù)雜工況下材料沖蝕機(jī)理及過程。因此，噴射式?jīng)_蝕磨損試驗(yàn)裝置是目前最適用于水力壓裂工況下高壓管匯沖蝕磨損研究的儀器。

3 水力壓裂工況下沖蝕磨損的影響因素

據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)外學(xué)者在現(xiàn)有的材料沖蝕磨損理論及試驗(yàn)研究中考慮的影響因素共計(jì)30種，其中包括18種在試驗(yàn)研究中的定量參數(shù)(如圖7所示)，且出現(xiàn)頻率最高的參數(shù)包括：噴射速度(本文參考的文獻(xiàn)中出現(xiàn)次數(shù)為44次)、沖蝕角度(32次)、固相顆粒含量(15次)[43]。結(jié)合水力壓裂工況，目前主要圍繞噴射速度、沖蝕角度、固相含量、內(nèi)壓載荷等主要因素對(duì)材料沖蝕率或失重量的影響規(guī)律展開研究。

圖7 沖蝕磨損試驗(yàn)結(jié)果影響因素[43]

3.1 噴射速度

沖蝕磨損的核心原因是固相顆粒撞擊導(dǎo)致的材料損失，因此噴射速度是影響沖蝕磨損規(guī)律最重要的因素之一，直接關(guān)系到管線、設(shè)備的使用壽命。Hu等[44]對(duì)UNS S31603、UNS S32654合金的沖蝕磨損研究表明，噴射速度為4 m/s時(shí)固相顆粒不會(huì)對(duì)靶材造成明顯損傷，而噴射速度為7 m/s時(shí)固相顆粒的剪切作用明顯，會(huì)導(dǎo)致靶材表面嚴(yán)重?fù)p傷。Mori等[45]研究S31803、S42000和N08028鋼的沖蝕磨損規(guī)律發(fā)現(xiàn)，噴射速度對(duì)靶材沖蝕磨損存在臨界值，當(dāng)噴射速度大于臨界值后靶材失重量顯著增加。張繼信等[46-48]對(duì)高壓管匯用30CrMo、42CrMo合金鋼進(jìn)行定角度沖蝕磨損研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)噴射速度小于7 m/s時(shí)，靶材的沖蝕磨損量較小，而當(dāng)噴射速度大于10 m/s時(shí)，由于固相顆粒沖擊能量高，速度的水平分量大，可以在靶材表面劃過較長距離并導(dǎo)致靶材表面嚴(yán)重破壞，因此噴射速度對(duì)靶材磨損失重量具有顯著影響，二者呈一定的指數(shù)關(guān)系。楊向前等[49]系統(tǒng)研究了35CrMo合金鋼在噴射速度為20～45 m/s條件下的沖蝕率發(fā)現(xiàn)，35CrMo合金鋼的沖蝕率隨噴射速度增加呈指數(shù)關(guān)系增大，并通過擬合得到二者的定量公式。趙彥玲等[50]、馬文海等[51]、張福祥等[52]也分別以316不銹鋼、P110以及超級(jí)13Cr合金為對(duì)象開展研究，研究結(jié)果均表明噴射速度對(duì)沖蝕磨損量具有顯著的正相關(guān)效應(yīng)，但由于靶材及沖蝕介質(zhì)等其他條件不同導(dǎo)致臨界噴射速度略有差別。

3.2 沖擊角度

通常認(rèn)為，固相顆粒入射方向與靶件表面的夾角為沖擊角度。當(dāng)流體攜帶顆粒撞擊靶件表面時(shí)，其作用效果將分為水平剪切力和垂向正應(yīng)力并分別導(dǎo)致靶材表面切削和變形損失。Tang等[53]通過研究不同角度對(duì)于API X65鋼的沖蝕磨損影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，靶材磨損失重量隨沖擊角度變化明顯，并分別在45°、70°和90°時(shí)周期性出現(xiàn)失重極值。當(dāng)沖擊角度較小時(shí)，水平剪切力導(dǎo)致的切削作用起主導(dǎo)作用，當(dāng)達(dá)到臨界角度時(shí)，剪切力和正應(yīng)力交互作用并出現(xiàn)沖蝕磨損失重極值，隨后垂直正應(yīng)力占據(jù)主導(dǎo)并直至下個(gè)臨界角度出現(xiàn)。Burstein等[54]研究沖擊角度對(duì)304L不銹鋼沖蝕失重的影響規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn)，靶件在沖擊角度為40°時(shí)出現(xiàn)失重峰值，而在90°時(shí)并未再次出現(xiàn)峰值，分析認(rèn)為是由于90°時(shí)固相顆粒正向沖擊導(dǎo)致鈍化膜與靶材表面緊密貼合，起到一定保護(hù)效果。Zhang等[55]在對(duì)3003鋁合金進(jìn)行沖蝕磨損研究時(shí)也得到了類似結(jié)果。王治國等[56]、竇益華等[57]研究發(fā)現(xiàn)，超級(jí)13Cr的沖蝕速率在沖擊角度為30°時(shí)達(dá)到峰值，隨后逐漸下降，并在沖擊角度為90°時(shí)降至谷值，分析發(fā)現(xiàn)沖擊角度較小時(shí)靶材表面出現(xiàn)較深的切削犁溝，在沖擊角度較大時(shí)靶材表面產(chǎn)生微裂縫。孟杏等[58]、劉成龍等[59]、孫麗麗[60]研究發(fā)現(xiàn)，低沖擊角度下靶材表面沖蝕形貌以行程長的犁溝為主，隨著沖擊角度增大，固相顆粒的水平剪切力降低，在靶件表面停留時(shí)間縮短，導(dǎo)致靶件表面犁溝數(shù)量減少且長度降低，并開始出現(xiàn)沖擊鍛造導(dǎo)致的凹坑形態(tài)，直至沖擊角度達(dá)到90°時(shí)，沖蝕形態(tài)以凹坑為主，幾乎不存在犁溝。

3.3 固相含量

固相含量是影響靶件沖蝕速率的重要因素之一。黃小兵等[61]研究發(fā)現(xiàn)，靶材的沖蝕速率隨著固相含量增大而逐漸增加，二者之間無法用簡單的線性關(guān)系予以描述。Hu等[44]、Neville等[62]研究UNS S31603、UNS S32654合金的沖蝕磨損時(shí)等發(fā)現(xiàn)，隨著固相含量增加，靶材失重逐漸非線性增大，且靶材失重在固相含量為200 g/L時(shí)達(dá)到峰值，但失重量隨著固相含量增加而明顯降低，這是由于固相含量超過臨界值后，其顆粒間的相互碰撞、反彈會(huì)產(chǎn)生“屏蔽效應(yīng)”，反而降低沖擊能量并間接對(duì)靶材產(chǎn)生保護(hù)作用。屈文濤等[63]利用噴射式?jīng)_蝕試驗(yàn)裝置對(duì)20Cr沖蝕磨損的研究表明，靶材失重隨固相含量增大而顯著增加，當(dāng)固相含量為25 kg/m3時(shí)靶材失重達(dá)到峰值，當(dāng)固相含量高于25 kg/m3時(shí)，靶材失重逐漸降低并最終穩(wěn)定。楊向同等[64]和高文祥等[65]對(duì)于固相含量對(duì)靶材沖蝕失重影響的研究結(jié)果與屈文濤等[63]的結(jié)論一致，即固相含量為25 kg/m3時(shí)靶材沖蝕速率最高。同時(shí)，高文祥等[65]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)固相含量為50 kg/m3時(shí)靶材沖蝕速率最低，此后沖蝕速率隨固相含量增加而緩慢增大。

3.4 內(nèi)壓載荷

在水力壓裂施工過程中，高壓管匯作為地面設(shè)備的重要組成，在承受高速壓裂液攜帶支撐劑對(duì)內(nèi)壁造成的沖蝕磨損的同時(shí)，還長時(shí)間承受幾十乃至上百兆帕的內(nèi)壓載荷。因此，內(nèi)壓載荷也是高壓管匯沖蝕磨損規(guī)律的重要影響因素。國內(nèi)外目前建有的噴射式試驗(yàn)裝置中，僅有Zhang等[11，12]、王虹富等[66]設(shè)計(jì)的噴射型沖蝕磨損試驗(yàn)機(jī)考慮對(duì)內(nèi)壓載荷進(jìn)行模擬，該試驗(yàn)機(jī)通過對(duì)靶件加載單向拉應(yīng)力，以此模擬受內(nèi)壓管段的局部軸向應(yīng)力，隨后對(duì)載荷條件下的靶件進(jìn)行沖蝕磨損研究；依據(jù)薄壁圓筒理論，靶件單向受載無法實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓管匯內(nèi)壓載荷的模擬，且試驗(yàn)并未將內(nèi)壓載荷作為變量納入靶材的沖蝕磨損規(guī)律研究中。

4 結(jié)束語

目前，針對(duì)水力壓裂工況下的高壓管匯沖蝕磨損研究，主要集中于使用噴射式?jīng)_蝕試驗(yàn)裝置對(duì)試件進(jìn)行抗沖蝕性能評(píng)價(jià)，并得出流體噴射速度、顆粒沖擊角度、固相含量等因素對(duì)靶材沖蝕磨損規(guī)律的影響。然而，針對(duì)上述研究仍存在以下問題：

(1)噴射式?jīng)_蝕磨損試驗(yàn)裝置是目前最常見的水力壓裂工況下高壓管匯沖蝕磨損研究儀器，但絕大多數(shù)國內(nèi)外學(xué)者在研究過程中僅對(duì)多相流動(dòng)工況進(jìn)行模擬，忽略了高壓管匯內(nèi)壓載荷、振動(dòng)疲勞等工況的耦合作用，導(dǎo)致模擬情況與實(shí)際復(fù)雜工況差別較大。需在后續(xù)試驗(yàn)中增加力學(xué)工況的模擬；

(2)水力壓裂作業(yè)中，壓裂液攜帶固相支撐劑在高壓管匯中高速流動(dòng)，而噴射式?jīng)_蝕試驗(yàn)裝置中攜帶固相顆粒的流體在空氣中撞擊靶件，無法模擬管道中的液相淹沒式?jīng)_蝕。因此，高速噴射式裝置與高壓環(huán)路式裝置配合使用將成為未來的研究趨勢；

(3)彎管是高壓管匯中沖蝕磨損最嚴(yán)重的部位，但其在高砂比、大排量、高內(nèi)壓條件下的沖蝕行為及機(jī)理研究相對(duì)較少，有必要對(duì)耦合工況下彎管不同位置的沖蝕磨損規(guī)律及機(jī)理進(jìn)行深入研究，為此后壓裂用高壓管匯沖蝕磨損實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警技術(shù)的研究奠定基礎(chǔ)。