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| 表面光度儀：測量管道內(nèi)壁的新技術(shù) |
| 來源：互聯(lián)網(wǎng)，更新時間：2006-6-22 18:12:31，閱讀：
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管道內(nèi)壁的粗糙度直接影響管道的運送效率。自1995年以來，一些石油公司開始積極研究管道內(nèi)壁粗糙度對流體流動性能的影響，如防止管線腐蝕、建立新式管線系統(tǒng)的材料和涂層數(shù)據(jù)、增加管線內(nèi)流體流動的電子分析和模擬設(shè)備等，并最終形成了新的適用于現(xiàn)代管材的表面粗糙度曲線。
1944年發(fā)表的莫迪（Moody）摩擦系數(shù)圖表是公認的利用Colebrook-White方程求解摩擦系數(shù)很實用的方法，但其局限性在于沒有適時地考慮到現(xiàn)代工業(yè)中新出現(xiàn)的合金材料和內(nèi)涂層管線。這些新合金材料和內(nèi)涂層管線廣泛應(yīng)用于油田，以延長管線壽命和改善流體動力學(xué)性能。因此，需要利用現(xiàn)代表面光度測量技術(shù)測量新的內(nèi)涂層管線和抗腐蝕合金管壁絕對粗糙度和相對粗糙度。
現(xiàn)代表面光度儀采用金鋼石探筆來跟蹤測量管線表面的峰點和低點，并將筆尖的縱向位移轉(zhuǎn)換成電子信號。該方法具有良好的橫向分辨率，檢測精度可以達到亞納米級，是一項先進的測量管線粗糙度應(yīng)用技術(shù)。除了工業(yè)用的探筆式表面光度儀，測定表面粗糙度的其它測量方法還包括了電腦輔助測量儀、原子力顯微鏡等。
通過表面光度儀測量，可以得到大量剖面數(shù)據(jù)，然后對其進行隨機評估，由此建立新的相對粗糙度圖表和關(guān)系式。管線表面粗糙度對流體流動的影響與雷諾數(shù)大小和流體粘度有關(guān)。從表面光度儀測得的數(shù)據(jù)可以用來求解Colebrook-White方程，從而得出范寧摩擦系數(shù)。為了用表面光度儀的測量數(shù)據(jù)計算范寧摩擦系數(shù)，需要用統(tǒng)計確定的Rzd（平均峰谷高度，是五個連續(xù)測樣長度內(nèi)最大峰谷間高度的算術(shù)平均值）和Ra值（在評估長度內(nèi)，距離中心線基線的粗糙剖面高度的算術(shù)平均值）來取代C-W方程中的絕對粗糙度值。2001年的研究表明，采用Dektak ST和Hommel Tester T1000兩種方法對管樣中的Rzd值測定結(jié)果是一致的�，F(xiàn)在可以通過編寫程序利用Rzd和Ra值快速計算出范寧摩擦系數(shù)。
總之，采用表面光度儀的測量技術(shù)可以為新合金管材和內(nèi)涂層管線建立新的相對粗糙度圖表，并且圖表中包含了莫迪的商業(yè)用鋼和冷撥管。Southwest Research Inst.（SRI）對內(nèi)涂層管線和13Cr管線的表面光度測量結(jié)果進行了驗證，所得的摩擦系數(shù)/粗糙度值與表面光度儀測量的Rzd值吻合得很好。另外，研究也表明Rzd值比Ra值能更好地代表絕對粗糙度。
使用該技術(shù)不需進行流體實驗就可以獲得摩擦系數(shù)。表面光度儀的測量數(shù)據(jù)提供了精確的管壁表面結(jié)構(gòu)輪廓圖。
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