于1944年发表的穆迪摩擦系数图被认为是用柯尔布鲁克-怀特方程求解摩擦系数的一种非常实用的方法。但其局限性在于没有考虑到现代工业中新兴的合金材料和内涂层管道。这些新型合金材料和内涂层管道在油田中得到了广泛的应用,以延长管道的使用寿命,改善流体力学性能。因此,有必要利用现代表面光度技术对新型内涂层管道和耐蚀合金管壁的绝对粗糙度和相对粗糙度进行测量。
现代表面光度计使用金刚石探针跟踪和测量管道表面的峰值和低点,并将笔尖的纵向位移转换为电子信号。该方法具有良好的横向分辨率,检测精度可达亚纳米级。它是一种先进的管道粗糙度测量应用技术。除工业探针式表面光度计外,其它表面粗糙度的测量方法还包括计算机辅助测量仪、原子力显微镜等。用表面光度计测量{hottag}
可以获得大量的轮廓数据,然后进行随机评价,建立新的相对粗糙度图和关系式。管道表面粗糙度对流体流动的影响与雷诺数和流体粘度有关。表面光度计测量的数据可用于求解柯尔布鲁克-怀特方程,得到扇形摩擦系数。为了根据表面光度计的测量数据计算扇形摩擦系数,应将C-W方程中的绝对粗糙度值替换为RZD值(即平均峰谷高度,这是五个连续样本长度内最大峰谷之间高度的算术平均值)和ra(从评估长度内中心线基线算起的粗糙轮廓高度的算术平均值)代替C-W方程中的绝对粗糙度值。2001年的研究表明,dektak-st与Hommel-T1000测定管样中RZD的结果一致。利用RZD和RA值编程,可以快速计算出扇形摩擦系数。
综上所述,利用表面光度计测量技术,可以建立新的合金管和内涂层管道的相对粗糙度图,该图包括modi的商品钢和冷拔管。采用西南研究Inst.(SRI)对内涂层管道和13Cr管道的表面光度测量结果进行了验证。所得摩擦系数/粗糙度值与表面光度计测得的RZD值吻合良好。此外,研究还表明,RZD值比Ra值更能代表绝对粗糙度。
无需流体实验即可得到摩擦系数。表面光度计的测量数据提供了管壁表面结构的精确轮廓。目前,表面光度计技术是预测管道表面粗糙度、测量表面粗糙度对管道内流体流态、压力和能量特性影响的最准确、最经济的方法。