油氣管道沖蝕模型及影響因素研究進(jìn)展

石佳瑞，王 森，韓 霄，朱麗云

（1.中國(guó)石油大學(xué) （華東） 新能源學(xué)院，山東 青島 266580；2.青島市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，山東 青島 266101）

近些年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)能源消費(fèi)需求越來越大，石油和天然氣成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚闹匾茉碵1]。在石油和天然氣的開采和運(yùn)輸過程中，管道憑借運(yùn)輸量大、鋪設(shè)周期短、構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作成本低、便于管理、節(jié)能高效等優(yōu)勢(shì)，成為大量油氣連續(xù)輸送的首選方式[2-3]。為了充分利用管道運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，人們通過技術(shù)手段不斷延長(zhǎng)油氣輸送管道的長(zhǎng)度和使用時(shí)間。但隨著油氣輸送管道的不斷建設(shè)，還是暴露出了很多安全方面的問題，其中最多的是管道磨損引發(fā)的泄漏。所以，對(duì)油氣輸送管道磨損情況的研究成為了大量學(xué)者的工作重點(diǎn)。

沖蝕磨損是局部磨損中危害較大且較為普遍的一種，廣泛存在于機(jī)械、冶金、能源等領(lǐng)域[4]。其被定義為材料表面由于受到固體顆粒的沖擊作用從而出現(xiàn)破壞或損傷的一種磨損現(xiàn)象[5]，還可以表述為材料表面與攜帶有固體顆粒的流體相接觸時(shí)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)材料表面造成的損耗。通常將沖蝕磨損根據(jù)流體及其所攜帶粒子的排列劃分為氣固沖蝕、液固沖蝕、液滴沖蝕及氣蝕現(xiàn)象4種類型[6-7]。在油氣輸送管道中經(jīng)常會(huì)有一些不可被清除掉的固體顆粒（如砂石、金屬碎屑等）進(jìn)入管道與原流體形成兩相流，這些固體顆粒將會(huì)以較高的速度對(duì)管壁產(chǎn)生沖擊，在管道長(zhǎng)期服役條件下將會(huì)對(duì)管壁造成嚴(yán)重的沖蝕磨損，進(jìn)而使管道產(chǎn)生穿孔，最終導(dǎo)致管道的失效泄漏，造成能源的浪費(fèi)，還有可能出現(xiàn)安全事故[8-9]。針對(duì)油氣輸送管道沖蝕磨損情況的研究對(duì)于保證整個(gè)管網(wǎng)的正常運(yùn)行和避免由于管道泄漏造成的一系列損失具有非常重要的意義[10]，文中對(duì)現(xiàn)有的多種沖蝕磨損模型進(jìn)行整理總結(jié)，并對(duì)影響沖蝕磨損的一些主要因素進(jìn)行介紹。

1 沖蝕磨損模型研究進(jìn)展

1.1 微切削理論模型

1958年Finnie I[11]提出了針對(duì)剛性顆粒沖蝕塑性金屬材料的微切削理論模型。該理論認(rèn)為沖蝕磨損是具有一定的沖擊速度和沖擊角度的顆粒在劃過材料表面時(shí)對(duì)其產(chǎn)生了切除作用而產(chǎn)生的，指出顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和材料的屬性會(huì)對(duì)沖蝕磨損量產(chǎn)生較大影響，材料表面的沖蝕磨損量與顆粒的質(zhì)量成正比，與受沖擊材料的屈服強(qiáng)度成反比，還與沖擊角度存在一定的函數(shù)關(guān)系[12]。但該理論在應(yīng)對(duì)沖擊角度較大情況時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大偏差。1972年Finnie I較為完整地介紹了影響韌性材料沖蝕的一些參數(shù)并對(duì)該模型進(jìn)行了修正[5]。

1.2 變形磨損理論模型

1963 年 Bitter J G A[13]參考加工硬化的思想提出了變形磨損理論。他將總的沖蝕磨損劃分為變形磨損和切削磨損兩個(gè)部分[14]，認(rèn)為顆粒對(duì)材料表面的連續(xù)沖擊會(huì)對(duì)其產(chǎn)生加工硬化作用，當(dāng)顆粒的沖擊應(yīng)力小于材料的屈服強(qiáng)度時(shí)材料表面只會(huì)產(chǎn)生彈性變形，反之在材料表面還會(huì)有塑性變形產(chǎn)生，最終會(huì)造成沖蝕磨損[15]。但是該變形磨損理論模型相對(duì)于其他模型來說其適用范圍較窄。

1.3 二次沖蝕理論模型

1973年 Tilly G P[16]重點(diǎn)研究了顆粒在沖擊材料表面后因破碎而產(chǎn)生的小顆粒對(duì)材料表面的沖擊作用。他認(rèn)為顆粒在對(duì)材料表面產(chǎn)生沖擊而使材料表面產(chǎn)生一系列損傷后也會(huì)使顆粒自身產(chǎn)生一定程度的破碎，顆粒的破碎程度與顆粒粒徑和顆粒沖擊速度等因素有關(guān)，破碎后產(chǎn)生的小顆粒會(huì)對(duì)材料表面造成二次沖蝕，總的沖蝕量為兩個(gè)階段沖蝕量的和[17]。他還認(rèn)為會(huì)存在一個(gè)顆粒沖擊速度的閾值，當(dāng)沖擊速度小于該閾值時(shí)不會(huì)產(chǎn)生沖蝕。該理論在處理脆性粒子以較大的沖擊角度沖蝕塑性材料的情況時(shí)表現(xiàn)較好。

1.4 彈塑性壓痕破裂理論模型

1978年 A G Evans等[18]通過對(duì)脆性材料受顆粒沖蝕時(shí)的磨損情況進(jìn)行的研究提出了彈塑性壓痕破裂理論。該理論認(rèn)為顆粒在沖擊材料表面后會(huì)使其表面產(chǎn)生一個(gè)彈性變形區(qū)，該彈性變形區(qū)域會(huì)在后續(xù)顆粒的不斷沖擊下產(chǎn)生沿彈性變形區(qū)向下擴(kuò)展的裂紋，最后產(chǎn)生沖蝕磨損。他們提出彈性變形區(qū)的形成受顆粒粒徑、顆粒密度和材料表面韌性等因素的影響較大，還認(rèn)為可以根據(jù)徑向裂紋與目標(biāo)材料斷裂韌性之間的關(guān)系來表征沖蝕量[5]。

1.5 絕熱剪切與變形局部化磨損理論模型

Hutchings I M[19]通過鋼球沖擊低碳鋼試件實(shí)驗(yàn)研究了顆粒的沖擊角度和旋轉(zhuǎn)方向?qū)_蝕磨損的影響，在試件表面上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)受沖擊較嚴(yán)重的狹窄帶狀區(qū)域。該實(shí)驗(yàn)可以對(duì)材料表面所發(fā)生的沖蝕現(xiàn)象進(jìn)行較好地模擬，實(shí)驗(yàn)還探究了沖蝕過程中材料應(yīng)變情況與沖擊速度和沖擊角度的關(guān)系，認(rèn)為當(dāng)材料產(chǎn)生的應(yīng)變率偏高時(shí)材料的升溫較快，從而導(dǎo)致絕熱剪切帶的產(chǎn)生，最終提出了絕熱剪切與變形局部化磨損理論[5]。

1.6 擠壓-薄片剝落磨損理論模型

Levy Alan V[20]認(rèn)為顆粒不同角度的沖擊會(huì)對(duì)材料表面起到擠壓鍛造作用，基于此提出了擠壓-薄片剝落磨損理論。該理論認(rèn)為在顆粒的不斷沖擊下，材料表面會(huì)出現(xiàn)一些凹坑和高度變形的凸起薄片，這些薄片會(huì)在后續(xù)顆粒的不斷沖擊下從材料表面脫落，而次表層會(huì)因?yàn)樗艿降臄D壓作用而產(chǎn)生加工硬化。該理論在處理塑性材料受沖蝕工況時(shí)的效果較好，但在處理高溫條件下的沖蝕問題時(shí)還存在一些問題。

1.7 Oka模型

Y I Oka等[21]于 2005年建立了一種考慮了顆粒形狀和粒徑、顆粒沖擊角度和沖擊速度以及材料表面硬度等因素耦合的沖蝕速率經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。此模型認(rèn)為，沖蝕磨損量與材料的硬度成正比，還與顆粒的沖擊角度和沖擊速度具有密切關(guān)系。各種實(shí)驗(yàn)表明該模型在應(yīng)對(duì)各類復(fù)雜工況時(shí)都有較好的表現(xiàn)，但該模型對(duì)沖蝕速率的計(jì)算存在過度預(yù)測(cè)。

1.8 DNV模型

挪威船級(jí)社（DNV）[22]以不同的沖擊速度和沖擊角度對(duì)多種材料進(jìn)行沖蝕模擬實(shí)驗(yàn)，并通過得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，最終提出了DNV模型，該模型認(rèn)為沖蝕速率與顆粒的沖擊速度之間為冪指數(shù)關(guān)系，與材料表面的硬度成正比，還與沖擊角度具有密切關(guān)系。

1.9 E/CRC模型

美國(guó)Tusla大學(xué)沖蝕/腐蝕研究中心[23]以沖擊角度和固體顆粒的形狀作為變量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得出了用于模擬氣固或液固兩相流造成的沖蝕磨損的E/CRC模型。他們發(fā)現(xiàn)沖蝕速率與顆粒的形狀系數(shù)及沖擊速度成正比，并通過對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合得到了關(guān)于顆粒沖擊角度的函數(shù)，使該模型對(duì)沖蝕速率進(jìn)行預(yù)測(cè)的精度極大提高，但在處理含液量較高的工況時(shí)偏差較大[24]。

1.10 Neilson-Gilchrist模型

Neilson J H等[25]根據(jù)其實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了預(yù)測(cè)大沖擊角度和小沖擊角度兩種情況的模型。此模型認(rèn)為，沖擊動(dòng)能中垂直于管道壁面的部分會(huì)造成變形磨損，而平行于管道壁面的部分會(huì)造成切削磨損，基于此在模型中加入了變形系數(shù)和切削系數(shù)，認(rèn)為總的沖蝕量為變形磨損量和切削磨損量的和[26-27]。

1.11 Ahiert模型

Ahiert K R[28]以不同顆粒沖擊角度和材料表面干濕狀態(tài)等因素為變量進(jìn)行了一系列的沖蝕磨損實(shí)驗(yàn)，提出了一種用于研究AISI1018鋼材表面處于不同干濕狀態(tài)時(shí)的沖蝕磨損規(guī)律的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ虯hiert模型[5]。在該模型中，沖蝕速率與顆粒的形狀系數(shù)成正比，還與沖擊角度存在一定的函數(shù)關(guān)系。

1.12 沖蝕磨損方程

上述各類油氣管道沖蝕磨損模型的沖蝕磨損方程及其所考慮的主要影響參數(shù)見表1。表1中各沖蝕磨損方程所含物理量符號(hào)及其含義詳見相關(guān)參考文獻(xiàn)。

表1 各類沖蝕磨損模型的沖蝕磨損方程及其涉及的物理參數(shù)

2 影響沖蝕磨損的主要因素

2.1 顆粒屬性

2.1.1 顆粒形狀

眾多研究結(jié)果表明，顆粒的形狀會(huì)對(duì)沖蝕磨損過程產(chǎn)生非常大的影響，一般認(rèn)為顆粒的形狀越不規(guī)則，其所造成的沖蝕磨損越嚴(yán)重[29-30]。這種影響通過引入顆粒形狀系數(shù)進(jìn)行量化，形狀系數(shù)越大，顆粒越規(guī)則。當(dāng)顆粒為標(biāo)準(zhǔn)的球形時(shí)，其形狀系數(shù)為1。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同的工況下帶尖角的顆粒對(duì)材料表面造成的沖蝕速率是圓形顆粒的 4 倍[31]。

2.1.2 顆粒粒徑

一般認(rèn)為在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，粒徑較大的顆粒會(huì)比粒徑較小的顆粒產(chǎn)生更嚴(yán)重的沖蝕磨損。另一方面，在顆粒質(zhì)量流量一定的情況下，主相流體所攜帶顆粒的數(shù)目會(huì)隨著顆粒粒徑的增大而減少，并且主相流體對(duì)顆粒的攜帶作用也會(huì)有所削弱，反而有可能減少顆粒對(duì)管壁的撞擊次數(shù)，最終降低顆粒對(duì)管壁的沖蝕速率[32-33]。

閆宏偉等[34]和王博等[35]的研究都發(fā)現(xiàn)固體顆粒對(duì)彎管的沖蝕磨損存在一個(gè)臨界直徑，當(dāng)顆粒粒徑小于臨界直徑時(shí)，沖蝕速率會(huì)隨著顆粒粒徑的增大而增大，反之沖蝕速率的變化會(huì)比較平緩，并且不同的管道材料和沖蝕條件所對(duì)應(yīng)的臨界直徑也不同。彭文山等[36]在進(jìn)行液/固兩相流體對(duì)管道沖蝕的數(shù)值模擬時(shí)發(fā)現(xiàn)，顆粒粒徑很小條件下的彎管最大沖蝕速率有可能大于粒徑較大條件下的彎管沖蝕速率。王洪鈞[29]研究顆粒屬性對(duì)管道中的雙90°彎頭的沖蝕磨損影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，較大的顆粒粒徑會(huì)使含雙90°彎頭管道的平均沖蝕速率增大，其中靠近入口的彎頭的最大沖蝕速率會(huì)逐漸變大，而遠(yuǎn)離入口的彎頭則會(huì)逐漸減小，最終兩者都會(huì)趨于一個(gè)穩(wěn)定值，這項(xiàng)研究也從側(cè)面證實(shí)了顆粒臨界直徑的存在。

2.1.3 顆粒沖擊角度

顆粒的沖擊角度就是顆粒撞擊材料表面時(shí)的入射角，基于這個(gè)角度概念可以將顆粒對(duì)材料表面的沖擊作用分解為切削作用和沖擊作用兩個(gè)部分[37]。對(duì)于塑性材料，受切削作用的影響較為明顯，因此沖擊角度在15°～30°時(shí)產(chǎn)生的沖蝕磨損最嚴(yán)重。而對(duì)于脆性材料，受沖擊作用的影響較為明顯，所以其沖蝕磨損量會(huì)隨著沖擊角度的增大而增大，當(dāng)沖擊角度為90°時(shí)產(chǎn)生的沖蝕磨損最為嚴(yán)重[38-39]。

2.1.4 顆粒沖擊速度

很多研究都表明顆粒的沖擊速度與沖蝕速率之間存在較為明顯的指數(shù)增長(zhǎng)關(guān)系[36]，并且認(rèn)為只要顆粒的沖擊速度足夠大都會(huì)使目標(biāo)表面產(chǎn)生沖蝕磨損。將顆粒的沖擊速度和顆粒的沖擊角度研究結(jié)論結(jié)合起來可以得到進(jìn)一步的推論，顆粒的沖擊速度會(huì)直接對(duì)顆粒的動(dòng)能產(chǎn)生影響，而顆粒的沖擊角度會(huì)將顆粒的動(dòng)能分解為垂直于材料表面的和平行于材料表面的兩個(gè)部分。

2.1.5 顆粒材料

一般認(rèn)為在顆粒粒徑和顆粒形狀都相差不大的情況下，具有較高密度和較大硬度的顆粒所造成的沖蝕磨損會(huì)更加嚴(yán)重。在顆粒的硬度方面，認(rèn)為存在一個(gè)臨界硬度，當(dāng)顆粒的硬度超過該臨界硬度后繼續(xù)增加顆粒的硬度對(duì)沖蝕磨損的影響變化不大，并且此時(shí)顆粒產(chǎn)生的破碎會(huì)變少，還有可能削弱二次沖蝕產(chǎn)生的影響。在顆粒的密度方面，一般認(rèn)為在相同顆粒粒徑的條件下，密度較高的顆粒所具有的沖擊動(dòng)能更大，最終產(chǎn)生的沖蝕磨損更嚴(yán)重[5]。

2.1.6 顆粒旋轉(zhuǎn)

顆粒的旋轉(zhuǎn)會(huì)使顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡產(chǎn)生變化，進(jìn)而影響顆粒對(duì)材料表面的撞擊次數(shù)，最終對(duì)管壁的沖蝕磨損情況產(chǎn)生影響。Mohammad Zamani等[40]對(duì)氣固兩相湍流對(duì)彎管的沖蝕磨損情況進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)顆粒旋轉(zhuǎn)引起的顆粒反向運(yùn)動(dòng)也會(huì)影響管道沖蝕磨損的情況，并且顆粒的這種反向運(yùn)動(dòng)與材料表面產(chǎn)生的碰撞越多，顆粒對(duì)材料表面的沖蝕越嚴(yán)重。

2.2 流體屬性

主相流體的屬性會(huì)直接影響其中所夾帶的顆粒的沖擊速度和沖擊角度等屬性，從而對(duì)最終的沖蝕磨損情況產(chǎn)生影響，所以對(duì)流體的黏度、流體中顆粒的含量及流體的流動(dòng)形式等因素進(jìn)行研究具有非常重要的意義。

2.2.1 流體黏度

有研究表明，黏度較低的流體中的顆粒比較容易產(chǎn)生沉降，從而對(duì)管道壁面起到保護(hù)作用，因此管道壁面的沖蝕磨損量會(huì)隨流體黏度的降低而減小，他們還發(fā)現(xiàn)流體黏度對(duì)沖蝕磨損情況的影響作用在很大程度上取決于流體的流速。當(dāng)流體的流速較低時(shí)，沖蝕磨損量會(huì)隨著流體黏度的變大而變大；反之沖蝕磨損量會(huì)隨著流體黏度的升高而減小[41]。

2.2.2 顆粒含量

一般認(rèn)為材料表面的沖蝕速率會(huì)隨著流體中顆粒含量的增大而增大，但并不是絕對(duì)的線性關(guān)系。當(dāng)流體中顆粒的含量超過一定范圍時(shí)，顆粒之間的碰撞會(huì)加劇，最終可能會(huì)削弱顆粒對(duì)材料表面的沖蝕作用。卓柯等[42]結(jié)合Oka模型并以 90°的氣固兩相流彎管為研究對(duì)象進(jìn)行數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)隨著顆粒含量的增加，彎管處的最大沖蝕磨損量會(huì)先增加然后逐漸趨于一個(gè)穩(wěn)定值，并且當(dāng)顆粒的含量達(dá)到一定數(shù)值后沖蝕磨損的預(yù)測(cè)結(jié)果就與顆粒的含量無關(guān)了。

2.2.3 流動(dòng)狀態(tài)

管道中流體的流動(dòng)狀態(tài)有層流和湍流兩種，流體不同的流動(dòng)狀態(tài)會(huì)對(duì)其所攜帶的顆粒的運(yùn)動(dòng)情況產(chǎn)生很大的影響，因此流體在不同的流動(dòng)狀態(tài)下對(duì)沖蝕磨損的影響也不相同[43]。一般認(rèn)為顆粒的動(dòng)能會(huì)隨流體流速的增大而增大，而顆粒動(dòng)能的增大會(huì)提高顆粒撞擊壁面的頻率，最終對(duì)管壁產(chǎn)生更為嚴(yán)重的沖蝕[44]，因此流體湍流流動(dòng)時(shí)對(duì)管道材料表面造成的沖蝕磨損會(huì)比層流流動(dòng)時(shí)嚴(yán)重。

2.3 目標(biāo)材料屬性

一般認(rèn)為，目標(biāo)材料的硬度越高其所具有的抵抗沖蝕的能力越強(qiáng)，但也有部分學(xué)者認(rèn)為如果材料的延展性較好反而會(huì)使沖蝕速率降低。而材料的韌性會(huì)直接對(duì)材料的硬度和延展性產(chǎn)生影響，因此目標(biāo)材料的韌性也是影響沖蝕速率的一個(gè)重要因素。O’Flynn[7]就曾提出沖蝕速率會(huì)隨著目標(biāo)材料的韌性與均勻伸長(zhǎng)應(yīng)變的乘積的增大而逐漸降低。也有一些學(xué)者提出沖蝕速率會(huì)隨著目標(biāo)材料表面粗糙度的增加而降低，同時(shí)會(huì)在沖蝕磨損的過程中產(chǎn)生緩沖效應(yīng)[45]。

顆粒在沖擊塑性材料和脆性材料時(shí)的機(jī)理也不相同。對(duì)于塑性材料，顆粒在撞擊其表面后會(huì)使其產(chǎn)生局部的塑性變形，當(dāng)該變形產(chǎn)生的應(yīng)變大于材料的失效應(yīng)變時(shí)，材料就會(huì)從工件表面脫落，即產(chǎn)生了沖蝕磨損[46]。對(duì)于脆性材料，顆粒在撞擊其表面時(shí)會(huì)使其內(nèi)部出現(xiàn)微裂紋不斷長(zhǎng)大而后脫落的循環(huán)過程，最終使材料產(chǎn)生沖蝕磨損。

2.4 管道參數(shù)

管道的參數(shù)或結(jié)構(gòu)的變化會(huì)使管道內(nèi)流場(chǎng)的分布和顆粒的流動(dòng)軌跡發(fā)生變化，進(jìn)而使顆粒對(duì)管道的沖蝕磨損情況產(chǎn)生影響。彭文山等[47]研究了管道結(jié)構(gòu)參數(shù)影響液固兩相流管道沖蝕磨損情況的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)改變管徑對(duì)沖蝕速率的影響最大、彎徑比次之、彎管角度的影響最小，提出可以采取適當(dāng)增大加管徑、彎徑比和降低彎曲角度等方法來減小沖蝕造成的影響，研究還發(fā)現(xiàn)沖蝕最嚴(yán)重區(qū)域會(huì)隨著管道參數(shù)的改變而發(fā)生移動(dòng)。李翔等[48]在對(duì)輸氣管線的流場(chǎng)和磨損情況進(jìn)行模擬時(shí)發(fā)現(xiàn)，在相同的工況下，盲三通、三通和彎頭的沖蝕磨損速率要高于直管。Kusmono等[49]對(duì)受沖蝕磨損而產(chǎn)生泄漏的地?zé)嵘a(chǎn)設(shè)施進(jìn)行了研究，提出可以通過降低流體流速、增大彎頭直徑來消除湍流，增加彎頭（受影響區(qū)域）壁厚以及使用更硬、更耐腐蝕的材料來減少?zèng)_蝕磨損。Singh Jashanpreet等[50]在對(duì)泥漿輸送管路中固體顆粒對(duì)彎頭的沖蝕磨損情況進(jìn)行模擬時(shí)發(fā)現(xiàn)，沖蝕磨損速率會(huì)隨彎徑比、管徑、彎管曲率角和彎管半徑角等因素的變化而變化，提出的最佳彎徑比為1.5～1.6。

2.5 其他因素

顆粒間的碰撞會(huì)使顆粒的平均沖擊速度和平均沖擊角度發(fā)生變化，進(jìn)而對(duì)沖蝕磨損情況造成影響。孫曉陽等[51]發(fā)現(xiàn)顆粒在受到慣性和二次流的作用后會(huì)在彎管的內(nèi)拱一側(cè)形成一個(gè)無顆粒區(qū)，而考慮顆粒間的碰撞對(duì)沖蝕磨損的影響會(huì)使該區(qū)域變小，還會(huì)使沖蝕痕跡發(fā)生顯著變化，基于此提出一種考慮了顆粒間碰撞的沖蝕預(yù)測(cè)方法。S Laín等[52]將歐拉-拉格朗日模型與合適的湍流模型和雙向耦合模型相結(jié)合來探究顆粒對(duì)90°彎管的沖蝕磨損的影響情況，他們發(fā)現(xiàn)顆粒之間的碰撞加劇會(huì)削弱顆粒對(duì)材料表面所造成的沖蝕磨損。

沖蝕磨損時(shí)的溫度也會(huì)對(duì)整體的沖蝕磨損情況產(chǎn)生較大的影響，但是還沒有針對(duì)溫度對(duì)沖蝕磨損的影響的具體理論。對(duì)304不銹鋼的沖蝕磨損影響研究發(fā)現(xiàn)，400℃時(shí)產(chǎn)生的沖蝕磨損量最小，而超過該臨界溫度后沖蝕磨損量會(huì)隨溫度的升高而上升[53]。還有研究結(jié)果表明，不同的溫度有可能通過改變材料的性質(zhì)對(duì)其沖蝕磨損情況產(chǎn)生影響。

時(shí)間也會(huì)對(duì)沖蝕磨損情況產(chǎn)生重要的影響。對(duì)于塑性材料，一般認(rèn)為沖蝕磨損量會(huì)隨時(shí)間的增加而穩(wěn)步上升。對(duì)于脆性材料，認(rèn)為材料內(nèi)部存在一個(gè)微裂紋不斷長(zhǎng)大直至斷裂的過程。

3 結(jié)語

沖蝕磨損是由于單相或多相流動(dòng)介質(zhì)沖擊材料表面時(shí)所造成的破壞現(xiàn)象，這種現(xiàn)象危害較大且較為普遍，對(duì)其機(jī)理和影響因素的研究具有非常重要的意義。文中在對(duì)沖蝕磨損現(xiàn)象的理論模型和影響沖蝕磨損情況的因素的總結(jié)中發(fā)現(xiàn)：

（1）在沖蝕磨損模型方面，還沒有建立一種可以同時(shí)適用于多種工況或同時(shí)考慮多種影響因素相耦合的預(yù)測(cè)模型?，F(xiàn)有的模型在應(yīng)對(duì)一些較為復(fù)雜的工況時(shí)還存在很多的問題，應(yīng)該在原有模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化以提高其精度和適用范圍。

（2）在研究影響沖蝕磨損的因素時(shí)，應(yīng)該更加關(guān)注顆粒間的相互作用、壓力載荷、小顆粒沖蝕和材料表面的特性等因素，而且這些因素之間還會(huì)相互影響，在建立模型時(shí)需根據(jù)實(shí)際工況合理權(quán)衡主次。

（3）在研究防沖蝕涂層時(shí)，既要考慮顆粒對(duì)材料的沖蝕磨損，也要考慮流體對(duì)防沖蝕涂層的腐蝕作用。