资讯中心

数据共享

试验资源

信息资源

防护技术

路民旭:专注多相流技术研发 用技术进步助力 行业发展

2017-11-21 13:23:24
作者:王妮
来源:《腐蚀防护之友》

多相流是在流体力学,物理化学,传热传质学,燃烧学等学科的基础上发展起来的一门新兴学科 , 对国民经济的发展有着十分重要的作用 , 它广泛存在于能源、动力、石油化工、核反应堆、制冷、低温、环境保护及航天技术等许多工业部门。

 1

路民旭 北京科技大学首席教授、博士生导师

 

    多相流是在流体力学,物理化学,传热传质学,燃烧学等学科的基础上发展起来的一门新兴学科 , 对国民经济的发展有着十分重要的作用 , 它广泛存在于能源、动力、石油化工、核反应堆、制冷、低温、环境保护及航天技术等许多工业部门。因此,虽然多相流的发展历史只有短暂的几十年,但由于油气水多相流检测技术的研究具有重要的理论和工程意义,发展脚步很快。尤其是在 20 世纪 50 年代以来 , 由于石油化工行业中高参数的引入 , 以及对环境保护的日益重视 , 在一定程度上大大地促进了多相流研究及其应用的发展。近年来,由于生产实际的迫切需求,油气水多相流腐蚀研究在我国得到了高度重视,多家研究机构已经致力于相关领域的基础和应用研究。近几年石油管道中的多相流腐蚀与防护技术的发展状况以及未来的发展趋势如何?本刊采访了北京科技大学首席教授、博士生导师路民旭,路教授是 NACEFellow、NACE 认证的阴极保护专家,中国腐蚀与防护学会副理事长,长期从事油气田高温高压 H 2 S 和 CO 2 腐蚀,阴极保护和交直流干扰,管道完整性和安全评估,环境敏感断裂(应力腐蚀、氢脆和腐蚀疲劳)等领域的研究。下面请跟随记者进入对路教授的精彩访谈。


    记者:您作为腐蚀届的专家,请您谈谈在石油管道中多相流腐蚀与防护近几年的发展趋势 ?


    路教授:工业生产中的许多腐蚀问题是由多相介质流动所造成,石油管道的多相流主要是气相、液相(包括水相和烃相)和固相(固体沙粒)多相共存且流动的多相流,而且往往还处在高温和高压的流动状态。与单相介质腐蚀相比,多相介质腐蚀情况比较复杂,以水 - 烃两相存在的情况为例,当油水比大于 30% 的情况时,一般存在油包水的情况,腐蚀速率较低;但当油水比小于 30% 的情况时,则会出现水包油的情况,腐蚀速率较高。


    有关高温高压多相流腐蚀研究,国内外已进行了不少研究。例如建立了可以对高温高压含 CO 2 和 H 2 S 的状态进行模拟的腐蚀试验装置和设备;基于试验数据和理论研究,建立了不少的腐蚀预测模型和软件;对于如何控制石油管道的多相流腐蚀,也从流型流态设计和缓蚀剂应用等方面提出了不少控制措施。但是对于高温高压多相介质这样的复杂体系中的腐蚀,因其复杂性和高难度,迄今为止的研究结果还不能满足工业生产的需求。


    未来的多相流腐蚀研究预期会从如下几个方向继续展开研究:1. 能够进行气、水、油、固组成的典型的两相、三相和四相的大管径多相流腐蚀模拟试验装置的建立;2. 能够模拟高流速、高冲刷、沙沉积、顶部凝结等高温高压特殊极端工况条件下的材料选择和缓蚀剂评价模拟试验装置的建立;3、各种高温高压含 H 2 S 和CO 2 环境条件下的试验选材评价方法和缓蚀剂评价方法的建立;4、各种高温高压多相流环境下的腐蚀寿命预测模型的建立;5、流固耦合过程中流体力学、薄膜断裂力学和电化学动力学的交互作用行为和机理研究。


    记者:请您谈谈在石油管道中多相流腐蚀与防护出现了哪些关键性的技术?这些关键性技术的出现,对于管道防腐蚀具有怎样的意义?


    路教授在石油管道的多相流腐蚀方面,近年来也有了很大的发展。例如在我们北京科技大学,已经在建立高温高压高流速的冲刷腐蚀试验装置,用于高流速高冲刷环境的缓蚀剂的筛选和缓蚀剂加注浓度的确定,建立了高温高压顶部腐蚀模拟试验装置,可以通过模拟试验获得顶部腐蚀速率和评估顶部腐蚀爆裂的风险。此外我们学校还在建立具有系列管径的大尺寸模拟试验装置,为更好地认识多相流的腐蚀规律和行为提供试验手段。当然国内中石油的西南油气田分公司和中石化普光气田还在油气生产的井口建立了腐蚀试验装置,谋求获得和认识现场真实环境中的腐蚀规律,这些实验结果一是可以作为室内模拟试验的补充,二是可以对室内模拟试验结果进行校核。


    另一方面,就是如何进行多相流腐蚀控制。多相流腐蚀是一个复杂的问题,除了从材料选择方面进行控制之外,另一个就是设法开发和筛选有效的缓蚀剂。而缓蚀剂往往又和阻垢、防蜡等其他一些问题交织在一起。这样如何开发和选择既能阻垢、防蜡,又能防止腐蚀发生的复合型化学药剂就是一个很繁重的任务。在这方面,国内外都有很多进展,时间关系,在这里就不展开来讲,感兴趣的可以另外专题讨论。


    记者:在您多年从事的多相流腐蚀与防护的科研经历中,请您分享一下对您的科研成果,或对您印象深刻的科研案例,这些科研成果或案例取得了怎样的社会效益或经济效益?


    路教授:近二十多年来,从事多相流腐蚀与防护的研究,可以说取得了不少成果,有很多成果已经在石油工业的实践中得到了很好的应用。例如基于多相流腐蚀研究,开发了石油工业多相流动环境中的选材规则和选材流程,开发了海底管道顶部腐蚀的腐蚀预测模型和预测软件,这些都在中海油深海海底管道的选材和管道壁厚设计中得到了很好的应用。还有,利用所开发的高温高压高气体流速环境缓蚀剂的选择方法和加注浓度的确定方法,确定了油气田所用缓蚀剂和加注浓度,已经用在了中海油陵水深海海底管道的设计中。所建立的高温高压 CO 2 腐蚀速率预测模型,已经用于大庆徐深气田开发过程中油井管的选材与油井服役的风险评估和控制。这些成果的应用,都取得了很好的经济效益和社会效益。


    记者:您多次担任分会场主席,请您展望一下就您主持的分会场在第九届全国腐蚀大会的学术讨论中出现了哪些新特点?给与会者带来了哪些亮点?


    路教授:能源是支撑国家经济发展的基础。在石油工业方面,我们国家最近有不少利好消息,除了页岩油和页岩气在我们国家发展很快之外,最近我们国家在中国南海有关可燃冰的开发,也取得了实质性的进展。此外我们国家核电、火电、水电、风电等行业发展也都很快,这些行业都存在着许许多多的气液、液固、气液固等等两相、三相或四相的多相流腐蚀问题,其中有些多相流腐蚀问题依然是阻碍这些行业进行材料选择、结构设计和安全运行的主要问题。而近些年来国内学者在这些方面从不同角度都取得了不少进展,期望会议的有关报告能够给与会者提供一些新的结果和新的亮点,也期望能够对我国未来多相流腐蚀的研究提供一些新的视角和新的启迪。


    记者:请您谈谈对 2017 第四届海洋材料与腐蚀防护大会的期许和建议?


    路教授:众所周知,我们国家经济仍然在可持续地高速发展,现在已经是全球第二大经济体,相信不久将会成为全球第一大经济体。


    而且随着一带一路的战略布局,我们国家在国际舞台上将会扮演越来越重要的角色。这几年参加 NACE 会议和ASME会议,可以明显地感觉到,我们国家在这些大型的国际会议上的报告越来越多,而且受到重视的程度在日趋提高。这也彰显我们国家在腐蚀与防护研究领域的研究投入在增加,研究成果的数量和水平在增加。作为两年一届的腐蚀与防护领域腐蚀研究科学家、腐蚀工程师以及腐蚀管理者的在我国最大的交流平台,期望能够见到更多精彩的报告,期望这届大会能够对我们国家腐蚀与防护领域未来的发展起到巨大的促进作用。


    后记:

 

    多相流技术发展到今天,尽管已经建立了若干相关流量模型,也构建了各种应用于工业现场的实际测量系统。未来,多相流腐蚀研究将实现多相流腐蚀模拟实验装置的建立,特殊极端工况条件下的材料选择和缓蚀剂评价模拟试验装置的建立;各种高温高压含 H 2 S 和 CO 2 环境条件下的试验选材评价方法和缓蚀剂评价方法的建立等等,相信这些将使多相流技术领域里出现众多新的研究思路,推动多相流腐蚀与防护向深度和广度发展!

 

    ●  人物简介

 

2

 

    路民旭,北京科技大学首席教授,博士生导师。NACEFellow,NACE 认证阴极保护专家。中国腐蚀与防护学会副理事长,ASME 管道部中国分部主席,NACE 北京分会副主席。先后承担过各种科研项目 150 余项,发表与合作发表论文 300 余篇,出版著作 10 种,获得省部级以上和国际奖励 10 余项,授权国家发明专利 40 余项,作为大会主席组织过多次大型国际会议。研究领域包括:油气田高温高压 H 2 S 和 CO 2 腐蚀,阴极保护和交直流干扰,管道完整性和安全评估,环境敏感断裂(应力腐蚀、氢脆和腐蚀疲劳)等领域。

标签: 路民旭, 多相流技术, 石油管道, 腐蚀防护

腐蚀与防护网官方微信

官方微信

新闻 天天有料
分享到: