油氣輸送管道多相流磨損腐蝕的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

吾蘭·巴克達(dá)什，劉建國，李自力，胡宗武，祁明華，張超

?

油氣輸送管道多相流磨損腐蝕的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

吾蘭·巴克達(dá)什1,2，劉建國1,2，李自力1,2，胡宗武1,2，祁明華1,2，張超1,2

（1.山東省油氣儲(chǔ)運(yùn)安全省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青島市環(huán)海油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266580；2.中國石油大學(xué) 儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院，山東 青島 266580）

介紹了金屬管道在多相流環(huán)境中磨損腐蝕的研究近況，并從材料因素、流體力學(xué)因素、多相流因素分析了多相流金屬管道磨損腐蝕的影響機(jī)制。從實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬研究兩方面介紹了目前多相流金屬管道磨損腐蝕的研究方法，對(duì)目前油氣輸送中多相流磨損腐蝕的防護(hù)措施進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)多相流金屬管道磨損腐蝕的研究進(jìn)行了展望。

多相流；磨損腐蝕；計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)

多相物體在體系中的流動(dòng)稱為多相流。多相流通常分為兩相流、三相流、四相流等，如氣液兩相流、油氣水三相流、油氣水砂四相流。多相流混輸是一種經(jīng)濟(jì)的油氣輸送方式[1]，但在油氣儲(chǔ)運(yùn)過程常常會(huì)出現(xiàn)多相流介質(zhì)對(duì)金屬管道造成嚴(yán)重磨損腐蝕的現(xiàn)象，因?yàn)橛捎蜌馑榷喾N介質(zhì)組成的多相流流動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定，極易對(duì)金屬管道造成磨損腐蝕，從而影響管道的使用壽命[2]。磨損腐蝕是指磨損與腐蝕的重復(fù)過程[3]，微觀上磨損腐蝕具體可以分為磨損和腐蝕，磨損指的就是金屬管道的力學(xué)損傷，而腐蝕指的是金屬管道的電化學(xué)損傷。按照介質(zhì)的不同[4]，磨損腐蝕分為單相流磨損腐蝕、雙相流磨損腐蝕、多相流磨損腐蝕等。近年來，由于金屬磨損腐蝕而造成的管線破壞事故頻頻發(fā)生，磨損腐蝕逐漸成為油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)發(fā)生穿孔泄露的的主要原因之一[5]。文中從研究方法、影響機(jī)制、防護(hù)措施等方面分析了多相流磨損腐蝕的研究進(jìn)展，并提出了展望。

1 研究方法的現(xiàn)狀與進(jìn)展

隨著石油與天然氣工業(yè)的飛速發(fā)展，油氣輸送管道多相流磨損腐蝕的研究方法越來越多，目前國內(nèi)外多相流磨損腐蝕的研究方法主要有兩種：實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬研究[6]。

1.1 實(shí)驗(yàn)研究

油氣輸送管道工程中，由于多相流磨損腐蝕等關(guān)鍵問題很難得到理論解析結(jié)果，因此需要借助于實(shí)驗(yàn)研究方法[7]。目前國內(nèi)多相流金屬管道磨損腐蝕的研究在實(shí)驗(yàn)研究方面取得了一定成果。多相流磨損腐蝕的實(shí)驗(yàn)研究方法主要包括失重法、電化學(xué)測量法、絲束電極法和形貌觀察法等。

失重法操作簡單、直接，容易實(shí)現(xiàn)，因此在磨損腐蝕研究中應(yīng)用最為廣泛，但其實(shí)驗(yàn)周期較長。

電化學(xué)測量法[8—9]主要包括電化學(xué)噪聲譜測量、極化曲線測量、阻抗譜測量等。通過電化學(xué)方法既可以測定磨損腐蝕速率的大小，又可以深入地研究磨損腐蝕的機(jī)制。電化學(xué)測量的測量周期短。由于電化學(xué)特征在管道內(nèi)壁是不均一的，因此通常采用絲束電極[10]，其主要是由有一系列規(guī)則排列的金屬絲束截面組成的復(fù)合電極?，F(xiàn)階段，絲束電極法已廣泛用于多相流磨損腐蝕的研究領(lǐng)域[11]。使用該方法比傳統(tǒng)的電化學(xué)測試更適合表征局部腐蝕的分布。

腐蝕形貌觀察[12]是利用掃描電鏡（SEM）、表面光度儀、透射電鏡（TEM）、光學(xué)顯微鏡、X射線光電子能譜（XPS）等技術(shù)對(duì)磨損腐蝕后的金屬試片、微觀組織結(jié)構(gòu)和腐蝕產(chǎn)物等進(jìn)行形貌觀察，用來確定金屬磨損腐蝕的損傷特征現(xiàn)象。

最新出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)研究方法有激光測速法，適合于擾流條件下的磨損腐蝕實(shí)驗(yàn)。還有Mclaury，Santos等學(xué)者[13—14]針對(duì)多相流彎曲管道的磨損腐蝕行為展開實(shí)驗(yàn)研究，利用厚度測量等方法測得了沖刷速率。

實(shí)驗(yàn)過程中采用的研究裝置主要有旋轉(zhuǎn)式裝置、噴射式裝置和管流式裝置等[15]。

1.2 數(shù)值模擬研究

數(shù)值模擬是研究多相流金屬管道磨損腐蝕的主要研究方法之一。數(shù)值模擬計(jì)算的整個(gè)過程主要包括建立模型、網(wǎng)格劃分、數(shù)值計(jì)算等三大步驟，通過數(shù)值模擬計(jì)算，可得管道中流體速度場、溫度場、固體顆粒和磨損腐蝕區(qū)域的分布[16]，預(yù)測磨損腐蝕。數(shù)值模擬工作的優(yōu)點(diǎn)是耗費(fèi)較少，花費(fèi)時(shí)間短[17]，缺點(diǎn)是對(duì)其結(jié)果的準(zhǔn)確性還需要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。多相流的數(shù)值模擬通常使用FLUENT等成熟的CFD軟件[18]?，F(xiàn)在有兩種典型的處理多相流的數(shù)值計(jì)算研究方法[19]：歐拉（Euler）-拉格朗日（Lagrange）方法和歐拉（Euler）-歐拉（Euler）方法。離散相（DPM）模型是在單相流的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，適合做多相流金屬管道磨損腐蝕模擬的數(shù)值模擬計(jì)算方法，通過DPM模型，可以對(duì)金屬管道的侵蝕率進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。

2 磨損腐蝕的影響機(jī)制

多相流金屬管道磨損腐蝕的過程復(fù)雜[20]，其影響機(jī)制[21]主要包括材料因素、流體力學(xué)因素、多相流因素和腐蝕因素等。

2.1 材料因素

材料因素包括材料的力學(xué)性能，材料的組織結(jié)構(gòu)和合金元素的影響。材料的力學(xué)性能影響還包括機(jī)械強(qiáng)度、硬度、殘余應(yīng)力、彈性模量等。金屬材料硬度對(duì)沖蝕率的影響也不容小覷，但是材料硬度與抗腐蝕能力并不呈正相關(guān)關(guān)系，材料的抗腐蝕性通常在合適的強(qiáng)度范圍內(nèi)才能發(fā)揮作用[22]。材料的組織結(jié)構(gòu)[23]對(duì)磨損腐蝕的影響不可忽視。在強(qiáng)磨損-弱腐蝕工況條件下，馬氏體具有較高的硬度，因而具有良好的耐磨蝕性；而在強(qiáng)腐蝕-弱磨損工況條件下，奧氏體則具有較高的耐蝕性，因而具有良好的耐磨蝕性[24]。材料中合金元素、雜質(zhì)元素會(huì)影響材料的磨損腐蝕特征。材料中加入鉻，有利于耐磨性的提高，并易于形成鈍化膜[24]。材料中加入鎳會(huì)提高材料耐蝕性，但在強(qiáng)磨損-弱腐蝕的工況下，過量鎳的加入會(huì)使基體硬度下降，反而導(dǎo)致耐磨蝕性下降[24]。在強(qiáng)磨損-弱腐蝕條件下，含碳量的增加有利于材質(zhì)耐磨蝕性的提高，但在弱磨損-強(qiáng)腐蝕條件下，含碳量的增加則不利于材質(zhì)耐磨蝕性的提高[24]。硅的加入可使材質(zhì)表面形成致密的鈍化膜，提高材質(zhì)耐磨蝕性，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致材料的脆性增加[24]。

2.2 流體力學(xué)因素

大量實(shí)證研究表明，流速與多相流金屬管道磨損腐蝕情況呈正相關(guān)關(guān)系[25—26]。研究學(xué)者們以為：無論是垂直放置還是水平放置，沖刷角度的不同，對(duì)多相流管道腐蝕的影響也不同[27]。根據(jù)鄭玉貴[28]等研究的磨損腐蝕的影響機(jī)制，可知金屬管道的磨損腐蝕隨沖刷角度的變化較為復(fù)雜，在液/固雙相流沖刷腐蝕條件下，延性材料在低速條件下最大沖蝕率發(fā)生在90°處，在高速條件下沖蝕率出現(xiàn)兩個(gè)極大值（30°~60°和90°）。

影響金屬管道磨損腐蝕的固相顆粒的主要參數(shù)[29]包括溶液中顆粒的濃度、形狀大小、硬度和鋒利度等。隨著顆粒濃度的增大，磨損腐蝕速率也會(huì)變大，但是在高濃度溶液條件下，因?yàn)轭w粒之間的屏蔽效應(yīng)[30]，金屬的磨損腐蝕速率會(huì)有所減小。顆粒粒徑、顆粒硬度與磨損腐蝕速率呈正相關(guān)關(guān)系。多角顆粒往往比圓形顆粒造成更大的沖刷腐蝕[28]。

2.3 多相流因素

流動(dòng)狀態(tài)對(duì)多相流金屬管道磨損腐蝕也有較大的影響[31]，而流態(tài)本身與流速、介質(zhì)、管道的幾何形狀等等因素有關(guān)。多相流體的流動(dòng)狀態(tài)主要有分層流、湍流、段塞流等[32]，不同的流動(dòng)狀態(tài)有不同的磨損腐蝕規(guī)律[33]：在層流狀態(tài)下，流體對(duì)金屬管道的剪切應(yīng)力較小，因而磨損腐蝕效率較低；在湍流狀態(tài)下，隨著流體對(duì)金屬管道的剪切應(yīng)力不斷增大，磨損腐蝕效率不斷增強(qiáng)，從而促進(jìn)磨損腐蝕；高速紊流狀態(tài)的段塞流，會(huì)對(duì)管壁產(chǎn)生強(qiáng)烈的磨損腐蝕。氣相對(duì)金屬管道多相流的影響取決于溫度、壓力等因素[34]，溫度升高促進(jìn)磨損腐蝕[35]，而磨損速率與氣體壓力呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[36]。

2.4 腐蝕因素

腐蝕因素[37]是在基于多相流因素的基礎(chǔ)上發(fā)展的關(guān)鍵因素。之所以磨損腐蝕速率大于純腐蝕速率和純磨損速率之和，是因?yàn)槟p和腐蝕之間存在著交互作用[38]。流體力學(xué)因素與電化學(xué)腐蝕的交互作用在金屬管道磨損腐蝕的整個(gè)過程當(dāng)中起到重要的作用。流體中O2，CO2和H2S組分會(huì)造成腐蝕速率的增加，從而導(dǎo)致磨損腐蝕速率的增加，但目前還沒有可以描述O2，CO2，H2S與含砂量的磨損腐蝕模型。

3 油氣輸送中多相流磨損腐蝕的防護(hù)措施

研究多相流金屬管道磨損腐蝕的最終目的就是對(duì)油氣工業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)性的研究經(jīng)驗(yàn)[39]。目前應(yīng)用在油氣輸送中多相流磨損腐蝕的防護(hù)措施主要有：

1）耐多相流腐蝕材料[40]。耐磨及耐蝕材料的研發(fā)和選擇可以有效地減小磨損腐蝕速率，但在油氣輸送中還需要兼顧材料強(qiáng)度及經(jīng)濟(jì)成本。日本鋼鐵公司根據(jù)法國ELF公司提出的預(yù)測多相流磨損腐蝕的數(shù)學(xué)模型，研發(fā)了預(yù)防CO2多相流腐蝕的特種鋼材[41]。鄭玉貴等通過旋轉(zhuǎn)失重實(shí)驗(yàn)表明高含量、大尺寸的相能顯著提高Cr30-N22-Mo3鋼在各種條件下的抗磨損腐蝕性能，從而導(dǎo)致其交互作用和總質(zhì)量損失率的顯著降低，尋求耐蝕性與耐磨損性能間的最佳平衡以使交互作用量最小，是發(fā)展抗磨損腐蝕材料的最佳途徑[42]。

2）多相分離分輸[43]。對(duì)多相流體進(jìn)行分離分輸，尤其是對(duì)多相流體中固體顆粒的分離可以有效地改善多相流磨損腐蝕問題。但考慮到成本問題時(shí)，從井口到聯(lián)合站往往采用油氣水多相混輸。

3）覆蓋層保護(hù)[44]。為了提高金屬管道的耐磨損腐蝕性能，可在其表面涂/鍍/沉積Co基合金層、硅化物合金層等。其他的內(nèi)防腐技術(shù)有聚乙烯粉末涂層、環(huán)氧樹脂粉末涂層、熱噴涂塑料、聚苯硫醚( PPS)粉末涂層等[45]。

4）材料表面改性。通過滲氮、氮碳共滲和滲碳等表面改性工藝能夠明顯提高材料耐磨性和抗蝕性能[46]。

5）緩蝕劑保護(hù)[47]。在多相流體中添加緩蝕劑是目前油氣集輸過程中常采用的有效防蝕方法，常用的緩蝕劑有咪唑啉衍生物等。在多相流環(huán)境中，緩蝕劑的緩蝕作用會(huì)受緩蝕劑種類、緩蝕劑濃度、溫度、流速、含砂量等多種因素的影響[48—49]。大量緩蝕劑會(huì)吸附在砂粒表面、氣/液界面以及液/液界面，導(dǎo)致緩蝕劑有效濃度降低，因此若要達(dá)到最佳保護(hù)效果，需要提高緩蝕劑的濃度[50—51]。彎管內(nèi)側(cè)流速高、剪切應(yīng)力大、湍流能量大，容易破壞試片表面形成的保護(hù)膜，但流體流動(dòng)會(huì)加速緩蝕劑分子的質(zhì)量傳輸速率，使分子更易到達(dá)試片表面。多方面因素共同作用使彎管各個(gè)部位的緩蝕效率有所不同，但彎管內(nèi)側(cè)的緩蝕效率要低于外側(cè)[52]。在嚴(yán)重沖蝕（20 m/s）條件下，緩蝕劑對(duì)碳鋼的緩蝕效率為50%左右，對(duì)13Cr馬氏體不銹鋼為30%~45%，而對(duì)于超級(jí)雙相不銹鋼幾乎沒有效果[53]。

4 結(jié)語

多相流磨損腐蝕是影響油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)安全工程的重要因素，因此國內(nèi)外的研究學(xué)者們?nèi)栽诓粩嗟靥剿鞫嘞嗔髂p腐蝕的規(guī)律。多相流金屬管道磨損腐蝕的研究方法還存在不足，因此需要采用現(xiàn)代科技，創(chuàng)新發(fā)展試驗(yàn)研究方法，將聲發(fā)射技術(shù)、原位觀測技術(shù)等引入到多相流金屬管道磨損腐蝕的研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)磨損腐蝕過程的在線測量和動(dòng)態(tài)觀測，將有助于揭示磨損腐蝕機(jī)制并提高磨損腐蝕速率的預(yù)測精度。采用數(shù)值模擬研究金屬的磨損腐蝕仍是未來發(fā)展趨勢。需要考慮由于磨損腐蝕引起流道變化，尋找準(zhǔn)確的模型，預(yù)測磨損腐蝕分布區(qū)域，確定多相流磨損腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)及作用機(jī)制，從而指導(dǎo)多相流環(huán)境下管道防蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為油氣安全運(yùn)行提供保障。

[1] GHORAI S, SURI V, NIGAM K D P. Numerical Modeling of Three-phase Stratified Flow in Pipes[J]. Chemical Engineering Science, 2005, 60(23): 6637—6648.

[2] 代真, 沈士明, 丁國銓. 金屬在固液兩相流體中的沖刷腐蝕及其防護(hù)[J]. 腐蝕與防護(hù), 2007, 27(2): 86—89.

[3] EZUBER H M. Metallurgical and Environmental Factors Affecting the Pitting Behavior of UNS S 32205 Duplex Stainless Steel in Chloride Solutions[J]. Materials and Corrosion, 2012, 63(2): 111—118.

[4] RAJAHRAM S S, HARVEY T J, WOOD R J K. Electrochemical Investigation of Erosion–Corrosion Using A Slurry Pot Erosion Tester[J]. Tribology International, 2010, 44(3): 325—327.

[5] ZHANG G A, CHENG Y F. Electrochemical Characterization and Computational Fluid Dynamics Simulation of Flow-accelerated Corrosion of X65 Steel in a CO2 Saturated Oilfield Formation Water[J]. Corrosion Science, 2010, 52(8): 2716—2724.

[6] STACK M M, ABDELRAHMAN S M, JANA B D. Some Perspectives on Modeling the Effect of Temperature on the Erosion-Corrosion of Fein Aqueous Conditions [J]. Tribol Int, 2010, 43(12): 2279—2297.

[7] 李智利. 沖蝕與腐蝕運(yùn)行環(huán)境下多相流管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn), 1996,15(4): 48—50.

[8] WHARTON A, WOOD R J K. Electro-Mechanical Interactions during Erosion–Corrosion[J]. Wear, 2009, 267(11): 1900—1908.

[9] 邢建東, 高義民, 張國賞. 不銹鋼與高碳鋼的沖刷腐蝕磨損試驗(yàn)研究[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 38(5): 38—42.

[10] NEVILLE A, WANG C. Erosion–Corrosion of Engineering Steels—Can It be Managed by Use of Chemicals[J]. Wear, 2009, 267(11): 2018—2026

[11] 翁永基, 趙海燕. 用絲束電極評(píng)價(jià)不銹鋼在NaCl溶液中點(diǎn)蝕敏感性[J]. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào), 2003, 23(6): 326—329.

[12] TIAN H H, ADDIE G R, VISINTAINER R J. Erosion–Corrosion Performance of High-Cr Cast Iron Alloys in Flowing Liquid–Solid Slurries[J]. Wear, 2009, 267(11): 144—146.

[13] MCLAURY B S, SANTOS G. MAZUMDER Q, et al. Distribution of Sand Particles in Horizontal and Vertical Annular Multiphase Flow in Pipes and the Effects on Sand Erosion[J]. Journal of Energy Resources Technology, 2011, 133(2): 180—190.

[14] SANTOS G. MAZUMDER Q, SHIRAZI S A, et al. Effect of Sand Distribution on Erosion in Annular Three-phase Flow[C]// Asme/jsme Joint Fluids Summer Engineering Conference. 2003: 871—880

[15] 翁永基. 含沙多相流對(duì)金屬管道腐蝕-磨損及其監(jiān)測[J]. 管道技術(shù)與設(shè)備, 2002(4): 26—29.

[16] BONIZZI M, ISSA R I. On the Simulation of Three-Phase Slug Flow in Nearly Horizontal Pipes Using the Multi-Fluid Model[J]. Multiphase Flow. 2003, 29(11): 1719—1747.

[17] 劉景軍. 高速多相海水中材料流動(dòng)腐蝕的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D]. 北京: 北京化工大學(xué), 2006.

[18] 江克, 楊鐵成, 陳學(xué)東, 等. 高溫高流速環(huán)烷酸沖刷腐蝕流場數(shù)值模擬研究[J]. 壓力容器, 2010, 27(10): 199—201.

[19] MICHELE V, HEMPEL, D. Liquid Flow and Phase Holdup-measurement and CFD Modeling for Two and Three Phase Bubble Columns[J]. Chemical Engineering Science, 2002, 57(11): 1899—1908.

[20] 劉宏波, 王書淼, 高鑄, 等. CO2,H2S對(duì)油氣管道內(nèi)腐蝕影響機(jī)制[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn), 2007, 26(12): 43—46.

[21] OKA Y I, OKAMURA K, YOSHIDA T. Practical Estimation of Erosion Damage Caused by Solid Particle Impact[J]. Wear, 2005, 259(S 1–6): 95-101.

[22] GNANAVELU A, KAPUR N, NEVILLE A,FLORES J. An Integrated Methodology for Predicting Material Wear Rates Due to Erosion[J]. Wear, 2009, 267(11): 1935—1944.

[23] 蔡峰, 柳偉, 樊學(xué)華, 等. 流體噴射條件下金屬材料沖刷腐蝕的研究進(jìn)展[J]. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 31(5): 521—527.

[24] 饒啟昌, 呂振林, 周平安. 腐蝕磨損及耐磨蝕材料的選擇[J]. 鑄造, 2000, 49(S1): 585—591.

[25] GRAHAM L J W, LESTER D R, WU J. Quantification of Erosion Distributions in Complex Geometries[J]. Wear, 2010, 268(9/10): 1066—1071.

[26] 吳成紅, 甘復(fù)興. 金屬在兩相流動(dòng)水體中的沖刷腐蝕[J]. 材料保護(hù), 2000, 33(4): 33—35.

[27] 楊雪, 吳先策. 液體石油管道內(nèi)腐蝕直接評(píng)價(jià)方法[J]. 管道技術(shù)與設(shè)備, 2011(2): 256—258.

[28] 鄭玉貴, 姚治銘, 柯偉. 流體力學(xué)因素對(duì)沖刷腐蝕的影響機(jī)制[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù), 2000, 12(1): 36—40.

[29] 鄧曉輝, 鄧衛(wèi)東, 廖伍彬, 等. X65海底管線在多相流中的沖刷腐蝕[J]. 石油化工腐蝕與防護(hù), 2011, 28 (1): 188—190.

[30] 代真, 沈世明. 液固兩相流中金屬?zèng)_刷腐蝕的研究[J]. 四川化工, 2006, 9(4): 31—33.

[31] NOUI-MEHIDI M N, GRAHAM L J, WU J, et al. Study of Erosion Behavior of Paint Layers for Multilayer Paint Technique Applications in Slurry Erosion[J]. Wear, 2008, 264(7/8): 737—743.

[32] STACK M M, ABDELRAHMAN S M, JANA B D. A New Methodology for Modeling Erosion–Corrosion Regimes on Real Surfaces: Gliding Down the Galvanic Series for a Range of Metal-Corrosion Systems[J]. Wear, 2010, 268(3/4): 533—542.

[33] STACK M M, ABDELRAHMAN S M. Mapping Erosion-Corrosion of Carbon Steel in Oil Exploration Conditions: Some New Approaches to Characterizing Mechanisms and Synergies[J]. Tribology International, 2010, 43(7): 1268—1277.

[34] LU B T. Erosion-corrosion in Oil and Gas production (Part1)[J]. Chemical Engineering of Oil & Gas, 2013, 42(1): 1—10.

[35] 宋承毅. 石油工業(yè)多相混輸技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn), 2003, 22(9): 26—29.

[36] MONTOYA D, VITAL G. Mathematical Model for Bubbly Water–heavy Oil–Gas Flow in Vertical Pipes[J]. Petrol Sci Technol. 2009, 27(15): 1715—1726.

[37] ODDIE G, SHI H, DURLOFKY L J, et al. Experimental Study of Two and Three Phase Flows in Large Diameter Inclined Pipes[J]. Multiphase Flow, 2003, 29(4): 527— 558.

[38] 張會(huì)強(qiáng), 陳昌麒. 改進(jìn)的隨機(jī)軌道模型[J]. 工程熱物理學(xué)報(bào), 1999, 20(5): 647—651.

[39] 徐姚. 液固兩相流沖刷腐蝕數(shù)值模擬研究[D]. 北京: 北京化工大學(xué), 2001.

[40] RAJAHRAM S S, HARVEY T J, WOOD R J K. Erosion-Corrosion Resistance of Engineering Materials in Various Test Conditions[J]. Wear, 2009, 267(1—4): 244— 254.

[41] GROLET J L , BONIS M R. Prediction of the Risks of CO2Corrosion in Oil and Gas Wells[J]. Spe Production Engineering, 2013, 6(4): 449—453.

[42] 鄭玉貴, 姚治銘, 張玉生, 等. 沖刷與腐蝕的交互作用與耐沖刷腐蝕合金設(shè)計(jì)[J]. 金屬學(xué)報(bào), 2000, 36(1): 51—54.

[43] 張昆. 油氣管道沖刷腐蝕與防護(hù)對(duì)策研究[D]. 大慶: 東北石油大學(xué), 2013.

[44] MALAURY B S.Generalization of API RP 14E for Erosive Service in Multiphase Production[C]// Proceedings of the SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Houston, 1999: 201—210.

[45] 王德國, 何仁洋, 董山英. 長距離油?氣?水混輸管道內(nèi)壁流動(dòng)腐蝕的研究進(jìn)展[J]. 天然氣與石油, 2002, 20(4): 24—29.

[46] 劉靜, 錢林茂, 董漢山. 碳化?氮化與碳氮化對(duì) 316LVM 不銹鋼微動(dòng)腐蝕磨損性能的影響[J]. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 29(5): 399—404.

[47] LOPEZ D, ALONSO N, PAULO A. Effect of Nitrogen on the Corrosion–Erosion Synergism in an Austenitic Stainless Steel[J]. Tribology International, 2011, 44(5): 610—616.

[48] LIU X, OKAFOR P C, ZHENG Y G. The Inhibition of CO2Corrosion of N80 Mild Steel in Single Liquid Phase and Liquid/Particle Two-phase Flow by Aminoethyl Imidazoline Derivatives[J]. Corrosion Science, 2009, 51(4): 744—751.

[49] JIANG X, ZHENG Y G, KE W. Effect of Flow Velocity and Entrained Sand on Inhibition Performances of Two Inhibitors for CO2Corrosion of N80 Steel in 3% NaCl Solution[J].Corrosion Science, 2005, 47(11): 2636—2658.

[50] CANTO C, BROWN B, NESIC S. Integrity of Corrosion Inhibitor Films in Multiphase Flow[C]// NACE International, Corrosion 2011. Houston, 2011.

[51] MCMAHON A, HARRIS L, MARTIN J. Effects of Sand and Interfacial Adsorption Loss on Corrosion Inhibitor Efficiency[C]// Corrosion 2005. NACE International, Houston, 2005.

[52] ZENG L, ZHANG G A, GUO X P, et al. Inhibition Effect of Thioureidoimidazoline Inhibitor for the Flow Accelerated Corrosion of an Elbow[J]. Corrosion Science, 2015, 90(1): 202—215.

[53] NEVILLE A, WANG C. Erosion-Corrosion of Engineering Steels-can it be Managed by Use of Chemicals[J]. Wear, 2009, 267(11): 2018—2026.

Research Status and Progress in Erosion-Corrosion of Oil and Gas Transmission Pipelines in Multiphase Flow

WULAN Ba-ke-da-shi1,2, LIU Jian-guo1,2, LI Zi-li1,2, HU Zong-wu1,2, QI Ming-hua1,2, ZHANG Chao1,2

(1.Shandong Provincial key laboratory of Oil & Gas Storage and Transportation Safety, Qingdao Key Laboratory of Circle Sea Oil & Gas Storage and Transportation Technology, Qingdao 266580, China; 2.College of pipeline and civil Engineering, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China）

Recent researches on erosion-corrosion of metal pipelines in multiphase flow were introduced. The erosion-corrosion mechanism of pipelines in multiphase flow was analyzed from factors on material, fluid mechanics and multiphase flow. Current research methods on erosion-corrosion of metal pipelines in multiphase flow were introduced from experimental study and numerical simulation study. Safeguard procedures for erosion-corrosion of oil and gas transmission pipelines in multiphase flow were summarized. The developed trend of erosion-corrosion research on erosion-corrosion of metal pipelines in multiphase flow was also predicted.

multiphase flow; erosion-corrosion; CFD

10.7643/ issn.1672-9242.2017.03.022

TG174

A

1672-9242(2017)03-0112-05

2016-10-31；

2016-11-15

國家自然科學(xué)基金(51301201) ; 山東省自然科學(xué)基金(ZR2013EMQ014) ; 青島市自主創(chuàng)新計(jì)劃(15-9-1-70-jch); 黃島區(qū)重點(diǎn)科技計(jì)劃(2014-1-52); 中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(14CX02209A, 16CX02037A )

吾蘭?巴克達(dá)什（1989—），男，新疆阿勒泰人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橛蜌鈨?chǔ)運(yùn)系統(tǒng)安全工程。

劉建國，男，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，博士，副教授，主要研究方向?yàn)楦g與防護(hù)。