本發(fā)明涉及一種管道，特別涉及一種仿生抗沖蝕管道。

背景技術(shù)：

沖蝕是由于機械表面和以一定速度運動的固/液體顆粒之間的相互作用而造成材料損耗現(xiàn)象。該現(xiàn)象廣泛存在，管道在使用中常承受液/固兩相流嚴(yán)重的沖蝕磨損，導(dǎo)致管壁局部變薄而失效，造成巨大的經(jīng)濟損失。根據(jù)相關(guān)報道，管道過流部件的損毀約1/2為沖蝕磨損所致。在某些情況下，被沖蝕磨損損壞的管道還會引起泄漏，由于其突發(fā)性和高風(fēng)險性，往往會釀成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，對人身安全乃至生態(tài)環(huán)境都會造成無法估量的損害。因此，提高管道的抗沖蝕性能一直是研究者關(guān)注的熱點。提高管道抗沖蝕性常用方法如采用抗沖蝕的材料、噴涂耐沖蝕涂層等可在一定程度上提高管道抗沖蝕性能，但由于某些物流管道經(jīng)常受固/液體顆粒的直接沖擊，仍然難以取得理想的效果。

隨著仿生學(xué)研究的不斷深入，許多科學(xué)與技術(shù)難題都可以從生物界獲得靈感。沙漠紅柳生活在惡劣的沙漠地區(qū),常常受到風(fēng)沙的沖蝕。它們?yōu)榱诉m應(yīng)生存在自然選擇的條件下體表上進化出特殊的v型槽結(jié)構(gòu)。v型槽結(jié)構(gòu)可以改變其表面的邊界層流場的流動狀態(tài)，減小固/液體顆粒撞擊管道表面的次數(shù)，并且固/液體顆粒在v型槽內(nèi)部的空氣墊的作用下撞擊管道表面的速度大大降低，進而使得具有v型槽結(jié)構(gòu)的管道在固/液體顆粒沖蝕過程中沖蝕率變小。沙漠紅柳體表v型槽結(jié)構(gòu)為設(shè)計仿生抗沖蝕管道提供了天然的生物藍本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)方法的不足，提供一種仿生抗沖蝕管道。

本發(fā)明是基于沙漠紅柳優(yōu)異抗沖蝕體表結(jié)構(gòu)，設(shè)計出v型槽結(jié)構(gòu)，v型槽結(jié)構(gòu)在不同粒徑的固/液體顆粒的高速沖擊下，能夠改變管道內(nèi)表面的固/液兩相流的流動狀態(tài)及減小固/液體顆粒的沖擊速度，從而可以降低管道內(nèi)表面的沖蝕率，提高其抗沖蝕性能。

本發(fā)明的設(shè)計思想是來自沙漠紅柳體表的v型槽結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明是在管道內(nèi)表面設(shè)置有v型槽結(jié)構(gòu)。

所述的v型槽結(jié)構(gòu)的截面為等邊三角形，邊長為2mm，v型槽結(jié)構(gòu)在圓周上均勻分布。v型槽結(jié)構(gòu)的列數(shù)為15。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明不用刻意尋找抗沖蝕的材料并且也不用在材料表面進行涂層，只是在材料表面設(shè)置仿生v型槽結(jié)構(gòu)就可以改善管道內(nèi)部的抗沖蝕性能，具有制造工藝簡單，技術(shù)難度小，耗時少，成本低的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的截面圖。

圖2是本發(fā)明的立體示意圖。

圖3是本發(fā)明所用模具截面圖。

圖4是本發(fā)明所用模具立體示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1和圖2所示，本發(fā)明是在管道內(nèi)表面1設(shè)置有v型槽結(jié)構(gòu)2。

所述的v型槽結(jié)構(gòu)2的截面為等邊三角形，邊長為2mm，v型槽結(jié)構(gòu)2在圓周上均勻分布。v型槽結(jié)構(gòu)2的列數(shù)為15。

如圖3和圖4所示，本發(fā)明是利用設(shè)定的穿孔機模具3在管坯料上穿孔使得管道內(nèi)表面1上有均勻分布的v型槽結(jié)構(gòu)2。v型槽結(jié)構(gòu)2的邊長為2mm，v型槽結(jié)構(gòu)2的列數(shù)為15。

v型槽結(jié)構(gòu)2的存在能夠改變管道內(nèi)表面的固/液兩相流的流動狀態(tài)，減小固/液體顆粒撞擊管道內(nèi)表面的次數(shù)，并且由于v型槽結(jié)構(gòu)2內(nèi)部的空氣墊的作用，減小固/液體顆粒碰撞速度進而降低固/液體顆粒撞擊管道內(nèi)部表面的動能從而使管道表面沖蝕率降低，抗沖蝕性能提高。

具體實例：

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，以泥漿泵管道為例，選擇合適的坯料如低碳鋼20#→將坯料送往加熱爐加熱，蒸汽壓約為0.3mpa，從室溫加熱到ac3相變點以上進行淬火，然后回到ac1相變點以下→利用已經(jīng)設(shè)定的外徑d0＇為98mm，外徑表面上均勻分布邊長k＇為2mm的v型凸起，列數(shù)設(shè)定為15的模具3對管坯料斜扎穿孔，管坯旋轉(zhuǎn)前進，將軋制線調(diào)整的比中心線低5mm使管坯貼緊下軋板→對毛管進行毛刺處理，調(diào)整毛管中心以定位定心輥→對荒管進行微整，拉坯速度控制在0.6m/min左右，結(jié)晶器的振動頻率為200opm，振幅為3mm，偏移量調(diào)整為10％→調(diào)整管材圓形，對半成品進行定徑使得外徑d為108mm，壁厚e為5mm→對鋼管冷卻使用高壓噴管接頭，冷卻速度為10℃/s，強制冷卻到100℃以下→對鋼管進行機械矯直，得到無縫鋼管d108*5。這樣無縫鋼管的內(nèi)部d0為98mm的表面上就具有均勻分布的v型槽結(jié)構(gòu)2，邊長k為2mm，圓周均勻分布15列。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種仿生抗沖蝕管道，本發(fā)明是基于沙漠紅柳的體表特征，在管道內(nèi)表面設(shè)計具有V型槽結(jié)構(gòu)，可提高管道的抗沖蝕性能。V型槽結(jié)構(gòu)均勻分布在管道內(nèi)表面，V型槽結(jié)構(gòu)截面為等邊三角形。V型槽結(jié)構(gòu)可以改變管道內(nèi)表面的邊界層流場的流動狀態(tài)，減小固/液體顆粒撞擊管道內(nèi)表面的次數(shù)，并且固/液體顆粒在V型槽內(nèi)部的空氣墊的作用下撞擊管道表面的速度大大降低，進而使得具有V型槽結(jié)構(gòu)的管道在固/液體沖蝕過程中沖蝕率變小，抗沖蝕性能提高。

技術(shù)研發(fā)人員：張俊秋;陳文娜;陳思琪;朱斌;韓志武;牛士超;陳道兵;劉林鵬;張卡;王慧遠;穆正知;李博
受保護的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.05
技術(shù)公布日：2017.07.14