在水力压裂作业中,通常利用液体将支撑剂带入到地层裂缝中起支撑裂缝作用,由于水力压裂工作环境的恶劣,一般地面的高压管汇布置安装比较复杂,管道较多,同时还存在着迂回与转折结构,高压工作的环境、输送液成分带有固体颗粒,这将导致高压管汇弯头存在非常普遍的冲蚀磨损的状况,弯头相比于其他水力压裂构件平均寿命远远较低,从而限制了全部压裂机组设备的可靠性和实用性。因此研究弯头冲蚀磨损及其影响因素,提出改进措施,对提高高压管汇可靠性和寿命具有重要意义。首先,本文根据调研发现冲蚀磨损是弯头失效的主要原因,对目前学者研究所用的各磨损理论进行了分析和归纳,阐明了各理论所基于的条件范围和适用情况,讨论了各种影响冲蚀磨损的因素。其次,基于建立的弯头冲蚀磨损数值模型,根据现场工况,利用数值分析软件,对弯头受冲蚀磨损影响现象进行了分析,得到了弯头处的速度流线结果图、固体颗粒轨迹图以及使用Finnie模型、DNV模型、E/CRC模型和fluent模型计算的管壁上的冲蚀磨损率。再次,通过控制变量法对不同流体速度、不同流体粘度、不同质量流量以及固体颗粒直径作为影响冲蚀的因素进行了研究分析,得到了以下结论:随着流体流速的不断增大,弯头所受到的最大冲蚀磨损率逐渐增加,且增加趋势越来越陡,流体流速与最大冲蚀磨损率呈现指数关系;流体粘度对弯头最大冲蚀磨损率的影响存在着一个突变,在流体粘度为0.014Pa?s之前时,随着流体粘度的增大,弯头内壁所受到的最大冲蚀磨损率是逐渐减小再逐渐增大的过程,而当流体粘度为0.014Pa?s时,弯头内壁受到的最大冲蚀磨损率突然陡降,然后随着流体粘度的增大,弯头内壁所受到的最大冲蚀磨损率开始小幅度的增大或减小,因此建议选用大于0.014Pa?s粘度的压裂液来减少弯头所受到的冲蚀磨损;弯头内壁受到的最大冲蚀磨损率会根据质量流量增大而增大,而且增大的速率也在渐渐变大,因此为了减小最大冲蚀磨损率,应该减小质量流量;弯头内壁受到的最大冲蚀磨损率会根据固体颗粒的直径增大而增大,因此应该选用直径较小的固体颗粒。最后为了提高弯头的使用寿命,通过改变弯头壁厚结构来减小弯头所受最大等效应力和选取合适的弯径比来减小弯头所受的冲蚀磨损。同时基于断裂力学理论,进行了弯头总疲劳寿命、萌生寿命及扩展寿命的计算和裂纹演化机理的研究。