天然气集输管道通常伴随着腐蚀失效的问题,管道防腐就显得尤为重要。缓蚀剂保护技术是碳钢管线常用的防腐手段之一,本文仅研究吸附成膜的缓蚀剂保护技术。国内外关于吸附成膜型缓蚀剂的研究颇多,如:缓蚀剂自身性质、缓蚀剂的作用机理和缓蚀剂液膜厚度研究等。但是,缓蚀剂在管道的成膜研究,即预膜缓蚀剂液膜在管道内部的分布情况和连续加注缓蚀剂液滴在管道内的分布规律的研究目前还非常少见。弯头是管道中改变流向的部件,在弯头部位由于流动方向的突然改变,容易发生流动加速腐蚀现象。因此,本文将研究的重点放在天然气集输管道的弯头段,研究预膜缓蚀剂形成的液膜在弯头段的分布规律以及连续加注缓蚀剂对缺损液膜的补充情况。本文主要的研究工作和研究成果如下:1)通过调研总结天然气集输管道现场实际情况,确定了数值模拟对象即90°弯头的规格和尺寸;分析了缓蚀剂液膜在管输流体冲刷下的受力情况,选择了 VOF模型作为集输管道弯头段缓蚀剂液膜的分布模拟的多相流模型;分析了流场中单个缓蚀剂液滴的受力情况,建立了单个液滴的受力方程,分析了液滴与壁面的相互作用和液滴与液滴之间的相互作用,确定了采用单向耦合的DPM模型的模拟方案;通过以上分析建立了集输管道弯头段的物理模型,并完成了网格划分、网格质量检查和网格无关性检查。2)采用数值模拟的方法模拟了预膜工艺形成的缓蚀剂液膜在重力和管输气体冲刷下的缺损情况。总结了液膜的缺损特征,发现其缺损区域集中在弯头内侧和弯头出口后方的直管段管道顶部,该区域的缓蚀剂含率均在0.10以下。流速越大,缓蚀剂液膜的缺损也越为严重,建议在生产中降低流速。另外,弯径比越大,缓蚀剂液膜越不容易遭到管输流体的冲刷,使用弯径比大于等于4.5的弯头可使液膜缺损明显减少。3)模拟了连续加注工艺喷注的缓蚀剂液滴在弯头段的分布规律,总结其分布总体特征,并研究了流速、加注粒径和弯径比对其分布的影响。研究发现缓蚀剂液滴难以达到弯头内侧和弯头出口后方的水平管段顶部,二次流动携带液滴的作用极其有限,弯头内侧与外侧的缓蚀剂液膜平均厚度差可达数十倍之多。因此预膜工艺形成的缓蚀剂液膜在冲刷下形成的主要缺损区域,连续加注工艺并不能很好地补充。减小流速和液滴粒径以及增大弯径比都有利于缓蚀剂液滴的均匀分布。提出了基于减小斯托克斯数使液滴均匀分布的方法。4)利用实验数据验证了水平管段液滴分布的数值模拟结果,模拟结果与实验数据的平均相对误差为15.51%。说明数值模拟方法具有一定的可靠性,可为现场的生产设计提供指导依据。