表面光度儀：測(cè)量管道內(nèi)壁的新技術(shù)

   1944年發(fā)表的莫迪（moody）摩擦系數(shù)圖表是公認(rèn)的利用colebrook-white方程求解摩擦系數(shù)很實(shí)用的方法，但其局限性在于沒有適時(shí)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(zhǎng)管線壽命和改善流體動(dòng)力學(xué)性能。因此，需要利用現(xiàn)代表面光度測(cè)量技術(shù)測(cè)量新的內(nèi)涂層管線和抗腐蝕合金管壁絕對(duì)粗糙度和相對(duì)粗糙度。

   現(xiàn)代表面光度儀采用金鋼石探筆來跟蹤測(cè)量管線表面的峰點(diǎn)和低點(diǎn)，并將筆尖的縱向位移轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。該方法具有良好的橫向分辨率，檢測(cè)精度可以達(dá)到次納米，是一項(xiàng)先進(jìn)的測(cè)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(cè)定表面粗糙度的其它測(cè)量方法還包括了電腦輔助測(cè)量?jī)x、原子力顯微鏡等。{HotTag}

   通過表面光度儀測(cè)量可以得到大量剖面數(shù)據(jù)，然后對(duì)其進(jìn)行隨機(jī)評(píng)估，由此建立新的相對(duì)粗糙度圖表和關(guān)系式。管線表面粗糙度對(duì)流體流動(dòng)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(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算范寧摩擦系數(shù)，需要用統(tǒng)計(jì)確定的rzd（為平均峰谷高度，是五個(gè)連續(xù)測(cè)樣長(zhǎng)度內(nèi)最大峰谷間高度的算術(shù)平均值）和ra 值（在評(píng)估長(zhǎng)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(duì)粗糙度值。2001年的研究表明，采用dektak st和hommel tester t1000兩種方法對(duì)管樣中的rzd值測(cè)定結(jié)果是一致的。現(xiàn)在可以通過編寫程序利用rzd和ra 值快速計(jì)算出范寧摩擦系數(shù)。

   總之，采用表面光度儀的測(cè)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(duì)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(duì)內(nèi)涂層管線和13cr管線的表面光度測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，所得的摩擦系數(shù)/粗糙度值與表面光度儀測(cè)量的rzd值吻合很好。另外，研究也表明rzd值比ra值能更好地代表絕對(duì)粗糙度。

   使用該技術(shù)不需進(jìn)行流體實(shí)驗(yàn)就可以獲得摩擦系數(shù)。表面光度儀的測(cè)量數(shù)據(jù)提供了精確的管壁表面結(jié)構(gòu)輪廓圖。目前，表面光度儀技術(shù)是預(yù)測(cè)管線表面粗糙度、衡量表面粗糙度對(duì)管線內(nèi)流體的流態(tài)、壓力和能量特性影響程度的最精確、最經(jīng)濟(jì)的方法。