基于“变被动结垢为主动结垢”思想,用于集输管线快速除垢的集结聚垢装置,在现场应用效果良好,如何提升除垢效果是集结聚垢技术发展的关键。目前,集结聚垢装置过流单元材料的优化仅限于金属材料,及金属材料类型对结垢影响规律的定性分析研究,有关非金属材料及材料表面物性对析晶污垢的影响机理尚不清楚。本文通过实验及理论分析,研究了非金属材料类型及表面物性对垢沉积速率的影响规律,以对集结聚垢装置的优化提供实验和理论依据。首先,通过动态模拟剪切实验,定性分析了不同非金属材料表面物性对Ca CO3析晶污垢生长的影响规律和作用机理;其次,通过环路实验,探究9种材料的表面物性对摩擦因子的影响规律,并基于量纲分析和SPSS回归分析,拟合得到不同流态下表面物性(接触角)与摩擦因子的函数关系式;再次,采用均匀设计实验和回归分析建立接触角与表面能和粗糙度的数学关联模型,并构建了包含表面物化性质参数的污垢沉积速率修正模型;最后,通过集结聚垢模拟环路,对污垢沉积速率修正模型进行了实验验证。实验和理论分析结果表明:(1)不同材料的结垢性能存在较大差异,其中玻璃钢的单位面积结垢量最大,聚四氟乙烯的单位面积结垢量最小;(2)表面润湿性、表面自由能、表面粗糙度与结垢量、污垢分布、晶体生长等方面密切相关,共同影响着材料的结垢性能。其中,润湿性好、表面能高、粗糙度大的表面不仅结垢量大且垢层致密呈片状相连;(3)摩擦因子实测值与计算值间偏差证明其大小受材料表面物性影响。其中,接触角越大、表面能越低、粗糙度越小的材料摩擦因子越小;(4)建立了污垢沉积速率修正模型,该模型能定量反映出表面物性参数(接触角、表面能、粗糙度)与结垢速率的关系。经实验验证,修正值比未修正值误差明显减小,更符合实测结果。