CN107435784A - 一种耐冲蚀输泥管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于输运淤泥的耐冲蚀输泥管，该装置包括锥管段（1）、直管段（2）、导流套管（3）、主管端部法兰（4）、导流套管法兰（5）、连接条（6）和调整手柄（7）。管道中流体经过导流套管（3）调整后，主流在管道中部，靠近管壁处流速较小，减少了水中泥沙对管壁的磨损；同时，入流和出流位置管道内壁与流动方向成一定角度，改变了水流挟带沙石与管壁的冲蚀角度，避免了最不利冲蚀角度（30度），减小了沙石对管壁的冲蚀磨损。本发明加工难度小、造价低廉、安装简单、使用方便。

Description

一种耐冲蚀输泥管
技术领域
一种耐冲蚀输泥管，涉及一种疏浚吹填工程淤泥输送管道，具体涉及一种用于输运淤泥的耐冲蚀管道。
背景技术
随着沿海港口建设事业的发展，为了疏浚航道和扩建泊位，需要挖掘大量的海底淤泥，并将疏浚淤泥用来吹填造陆。疏浚淤泥一般是通过输泥管道从挖泥船输送到吹填场，由于疏浚淤泥中含有大量沙石，输送过程中会对管道产生冲蚀磨损，引起管道磨穿报废甚至是爆管，造成环境影响和经济损失。施工期为提高管道寿命需要定期进行翻管作业（由于重力作用，管道下部磨损更为严重），费工费时，增加了工程成本。
水流中的泥沙对管道冲蚀磨损的影响因素主要有四个方面：管道材料属性（包括硬度、韧性、延性）；管道形状和壁面结构；流体速度；固体颗粒硬度、尺寸和浓度。流速对管道磨损有非常重要的影响，对于塑性材料管道磨损失重量与速度的2~3次方成正比。在冲蚀损伤中，管道壁面出现的破坏主要是机械力引起的，当大颗粒冲击边壁时，形成微切削和塑性变形，反复的塑性变形造成磨损。磨损率取决于冲蚀角度，对于塑性材料，当冲蚀角度较小时，以切削作用为主；当冲蚀角度接近90度时，主要发生塑性变形。冲蚀角度在30度左右，塑性材料的冲蚀失重最大，冲蚀破坏最为严重。
以往为提高管道耐冲蚀能力，一般是采用耐冲蚀材料或喷涂耐冲蚀涂层，通过对管道材料的改造，可以从根本上提高管道的耐冲蚀性，但由于新型材料价格普遍较为昂贵，仅在一些关键部位使用。近年来随着对流体边界层流动特性的研究出现了新技术，通过改变管道壁面结构，影响近壁面流体运动，从而改变流体挟带颗粒的运动特性并减轻其对管壁的磨损，如专利CN103498988A叙述的“一种仿生耐冲蚀管道弯头”，在管道弯头受冲蚀面均匀布设肋条，影响了水沙两相流近壁流场，改变了固体颗粒对壁面的冲击角度，有效的保护了管道弯头壁面。但是，由于该类型耐冲蚀管材壁面结构较为精巧，加工难度大、精度要求高，制作工艺复杂，生产成本很高。
发明内容
本发明的目的是为输运疏浚淤泥，提供一种耐冲蚀输泥管，该输泥管可以调整管内水沙两相流流态，使得靠近管壁处流速降低，同时改变水流挟带沙石与管壁的冲蚀角度，避免最不利冲蚀情况，延长管道的使用寿命。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种耐冲蚀输泥管，其主体为一变直径管道，端部为锥管段（1）中间为直管段（2），入流和出流经导流套管（3）调整后主流在管道中部，靠近管壁处流速较小，减少水中泥沙对管壁的磨损；入流进入的前部锥管段（1）为渐扩管，靠近边壁的沙石沿壁面运动，与管壁的冲蚀角度远小于30度，而水沙两相流流经的后部锥管段（1）为渐缩管，沙石沿壁面运动，与管壁的冲蚀角度要大于30度，改变了水流挟带沙石与管壁的冲蚀角度，沙石对管壁的冲蚀将会减小。
本发明的有益效果是：经管道两端连接处导流套管（3）调整，降低了近壁面流速，减少了水流挟带泥沙对的管壁磨损；管道两端锥管段（1）对管内流场影响，从而改变了水流挟带沙石对管壁的冲蚀角度，减少了管壁的冲蚀磨损。本发明加工难度小、造价低廉、安装简单、使用方便。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图：1、锥管段；2、直管段；3、导流套管。
附图2为导流套管大样图：1、锥管段；3、导流套管；4、主管端部法兰；5、导流套管法兰；6、连接条；7、调整手柄。
具体实施方式
实施例1：请参阅图1至图2所示，一种耐冲蚀输泥管主体为变直径管道，其两端为锥管段（1）中间为直管段（2），管道之间通过主管端部法兰（4）和导流套管法兰（5）夹装一导流套管（3），导流套管（3）和导流套管法兰（5）使用连接条（6）固定在一起，导流套管法兰（5）上装有调整手柄（7），可将导流套管（3）以管轴线为轴转动，实现高损耗部件导流套管（3）的翻管作业，提高使用寿命。
实施例2：当输运的疏浚淤泥中含有大量块石，使用耐冲蚀输泥管时，管道之间不夹装导流套管（3），仅将主体管道通过主管端部法兰（4）互相连接即可。

Claims (3)

1.一种耐冲蚀输泥管，包括锥管段（1）、直管段（2）、导流套管（3）、主管端部法兰（4）、导流套管法兰（5）、连接条（6）和调整手柄（7），其特征在于：所述耐冲蚀输泥管主体两端为锥管段（1），中间是直管段（2），输泥管两两之间通过主管端部法兰（4）连接；两段输泥管之间可夹接一个导流套管（3），导流套管（3）通过导流套管法兰（5）和主管端部法兰（4）夹接于两段输泥管的接头位置。
2.根据权利要求1所述的一种耐冲蚀输泥管，其特征在于：所述锥管段（1）在与直管段（2）相接一端的内径与直管段（2）的内径相同，锥管段（1）在与主管端部法兰（4）相连一端的内径为直管段（2）内径的0.5~0.95倍；锥管段（1）长度为直管段（2）长度的0.2~10倍。
3.根据权利要求1所述的一种耐冲蚀输泥管，其特征在于：所述导流套管（3）外径小于锥管段（1）最小内径，导流套管（3）内径不小于锥管段（1）最小内径的一半；导流套管（3）长度小于4倍的锥管段（1）长度；导流套管（3）通过4~8个连接条（6）与导流套管法兰（5）固定在一起；导流套管法兰（5）外侧配有调整手柄（7）。
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