成品油管道内积水分布规律试验研究

我国成品油管道采用水联运方式投产,导致其运行期间存在管内积水问题。为了研究管内积水的分布及运移规律,自行设计并搭建了成品油携积水试验环道装置,开展了多流速、多注水量、多管道倾角工况的成品油携积水试验,在此基础上对试验现象及数据进行分析。研究表明:积水仅在倾斜管内存在临界爬坡流速,其流速值随着积水量和管道倾角的增大而增加;水平管条件下,油水两相流型为分层流,随着管道倾角的增大,依次出现波浪流、泡状流;水平管条件下,随着油相表观流速增大,积水清除时间减小;临界爬坡流速条件下,初始注水量0.15 L、管道倾角20°工况积水量不见明显减少,流型维持为泡状流,其余工况倾斜管内积水量逐渐减少,流型由波浪流(泡状流)逐渐转变为分层流;积水运移阶段,其运移速度随油相表观流速的增大而增大,清除时间随油相表观流速的增大而减少。

掺氢天然气环境CH_(4)对管线钢氢脆的抑制行为

H2在管线钢表面吸附并解离是H原子在钢基体中渗透扩散的前提条件,掺氢天然气管道内H2的存在增加了管道氢脆风险。基于分子动力学模拟与第一性原理计算方法,开展了管线钢表面H2吸附行为研究,得到不同掺氢比例下CH_(4)与H2混合气的竞争吸附规律,明确了管线钢近壁面CH_(4)的存在对H2解离行为的影响机制。研究发现:对于纯气体组分,CH_(4)与H2均具有近壁吸附特性;对于CH_(4)/H2混合组分,CH_(4)具有优先吸附性,显著降低了管线钢表面H2的吸附浓度;通过第一性原理计算方法,发现CH_(4)与H2在管线钢表面的吸附类型不同,CH_(4)的存在不能阻止H2在管线钢表面的化学分解吸附行为,但可以有效降低H2分子出现在管线钢近壁面的概率。研究结果表明:掺氢天然气管道内氢分压无法准确定量反映管线钢表面H2浓度分布,开展相关研究时需考虑气体组分之间的竞争吸附行为。同时,CH_(4)的存在将降低H2出现在管线钢近壁面的概率,在一定程度上可减小氢脆出现的可能。研究成果有助于深入理解掺氢天然气管道的氢脆发生机制。(图9,表3,参33)