深水海管终端设备管线应力计算研究

深水海管终端设备管线承受的流体内压一般较大,同时外部受到海洋环境载荷的作用,管线较短,安装有阀门和连接设备,并与海管终端设备的钢结构进行连接。针对深水海管终端设备管线这些特点,结合工程案例对其进行了应力计算,采用ABAQUS软件建立了管线和钢结构的有限元模型,考察了与连接设备接口处不同的约束条件对计算结果的影响,同时按照设计规范施加各个工况下的载荷对管线进行了校核。分析结果表明,管线与连接设备接口处,钢结构和管线之间采用耦合约束得到的应力计算结果较为保守,当管线和结构刚度相当时,考虑接口处的结构刚度十分必要;海管终端设备管线直管和弯管的UC值均小于1,满足DNV规范要求。     

管线J型铺设下放过程受力影响因素分析

采用J型铺管系统进行深水管线铺设时,管线在环境载荷作用下于铺设塔分离位置产生较大的弯矩,因此需要根据管线入水长度的增加而不断调整铺设塔工作角度以保证施工安全。本文以我国拟建造的半潜式J型铺管平台为目标船,以管线由水面下放铺设至海底的过程为对象,采用水动力软件OrcaFlex建立计算模型。在静态条件下分析铺设角、流向角对管线应力的影响,得到不同下放长度时适宜的铺设角。在动态条件下研究船舶垂荡、纵荡、横摇和纵摇对管线关键位置应力的影响。结果表明,在管线下放至海底过程中船舶运动对管线托管架接触位置应力影响较大,而在管线铺设至海床后仅垂荡运动对触底点区域应力影响显著。本文对管线J型铺设全过程受力影响因素的分析,可为实际深水管线铺设设计提供理论依据。     

深水J型铺管管线动力响应分析

结合某J型铺管船,建立考虑其运动和浪流载荷的深水管线铺设有限元模型,并进行有限元分析。将计算结果与文献进行比较,验证该方法的可靠性。在此基础上求解新船型的运动及管线模型,对管线进行动力响应分析。结果表明:铺管船的运动对管线的力学特性影响较大,动力与静力相比,管线张力、弯矩和应力都有显著增加;不同的浪流方向对管线的动力响应有较大影响。     

双层管深水铺设的Orcaflex建模方式探讨

双层管在S-Lay铺管作业过程中,需要对管道的应力、应变以及疲劳进行分析.考虑到不同建模方式对计算误差及时间成本的影响,依托南海海域某双层管铺管项目设计实例,探讨了采用Orcaflex软件建立双层管等效管模型的方式,并对等效管模型和双层管模型计算所包含的静态计算、动态计算和充水工况计算的结果进行了对比.研究表明:等效管...     

海洋钻机管汇设计与计算

海洋钻机管汇与海洋钻机安全和海洋环境保护密切相关,是海洋钻机重要的组成部分.为改进管汇的设计质量、提高管汇设计与相关标准的符合度,对海洋钻机管汇常用的标准、规范作了分析,提出了管汇设计的一般要求和注意事项.利用管汇应力分析软件对海洋钻机管汇进行了应力计算与模态分析,得到了管汇系统的规范应力和阀门组固有频率,进而分析得出不同用途管汇的设计关注点,以及钢架对管汇阀门组的固有频率影响.通过标准、规范分析和应力计算,使海洋钻机管汇满足了标准及规范要求,提高了设计质量,也为陆地钻机管汇设计、计算和使用提供了借鉴     

国外铺管绞车技术研究与国产化发展建议

介绍了铺管船常用的2种铺管形式及铺管绞车的功能,重点介绍了国外铺管绞车的发展状况,并对4种典型结构的铺管绞车进行了详细分析。通过对国外海洋铺管绞车结构性能的分析,提出了海洋铺管绞车国产化发展6点思路及建议,以期为我国早日开发出具有自主知识产权的铺管绞车提供帮助。     

中国海油:完成我国最长海底管线自主铺设

正中国海洋石油集团有限公司所属深水起重铺管船"海洋石油201"日前完成南海东方13-2气田海域195公里的海底管线铺设,是我国迄今为止自主铺设的最长海底管线。它的完工不仅填补了国内长距离海管作业空白,也标志着我国海底管线铺设能力跻身世界前列。参与铺设作业的"海洋石油2 0 1"是我国首条深水起重铺管船,作业水深3000米,可在除北极     

海洋石油201船4000t吊机系列拖拉绞车恒张力试验方法研究

本文对深水起重铺管船拖拉绞车恒张力试验方案进行了较为详细的研究设计。针对深水铺管船拖拉绞车的特点,在试验方案中首次使用拖拉绞车互拉的方法,充分利用拖拉绞车恒张力自身性能特点,完成了4台40 t拖拉绞车、1台20t、2台10 t完成了恒张力试验,节省了租赁设备的费用。在"海洋石油201"船的实践证明,该方法可为后续类似调试项目提供借鉴和参考。     

考虑温度应力的海洋输液立管动力特性及涡激振动研究

考虑海洋立管管内外温差产生的温度应力以及管内流动流体和管外海洋环境荷载共同作用,建立了立管的涡激振动微分方程,采用伽辽金法对输液立管的动力特性进行分析,给出了有管内流体和温度应力时的海洋立管动力特性的表达式。结合典型平台输油立管的设计参数,分析了在百年一遇海况条件下立管的涡激振动状态和振动幅值。管内流体流动和管内外温差会降低立管的固有频率。对于有可能发生锁频共振的管段,应该采取一定的措施予以避免。     

铺管船用张紧器张紧系统分析

铺管船用张紧器是海洋铺管船的关键设备,张紧器张紧系统是张紧器保持管线恒张力的保证。介绍了国内外铺管船用张紧器张紧系统现状,并加以分析,指出铺管船用张紧器张紧方式为在浅海采用螺旋夹紧、马达驱动,在深海采用液压缸夹紧、交流伺服电动机驱动。通过仿真,液压夹紧缸在快进、工进、保压、快退阶段均能达到系统要求;交流伺服电动机通过恒转矩的输出,在液压缸夹紧的前提下,对管线进行恒张力控制。分析结果表明,液压夹紧系统和电动机驱动系统满足系统的工作需要,系统稳定可靠。     

腐蚀管线剩余强度评估的研究进展

美国评估腐蚀管线的B31G准则偏于保守,后来对B31G准则作了必要的修正。一些学者针对B31G准则的进一步研究中,考虑了轴向载荷、弯矩、腐蚀宽度以及腐蚀缺陷螺旋角对管线的影响,提出了几种不同的腐蚀管线评估方法,即有限元分析方法、基于弹塑性理论极限的分析方法和基于可靠性理论的可靠性评估方法。指出我国今后的研究应考虑更复杂的腐蚀形状、载荷情况、环境条件及介质的影响,重点研究影响可靠性的各随机变量的概率分布及统计特性,把各种评估方法综合起来,建立腐蚀管线剩余强度的评估体系。     

波流联合作用下海上输油漂浮软管动力响应分析

海上输油漂浮软管是浮筒和油轮的连接通道,其在波流联合作用下的动力响应直接影响漂浮软管管组的安全.以某海域现役漂浮软管管组为研究对象,利用OrcaFlex软件建立由首管、主管和尾管组成的漂浮软管管组有限元模型,同时考虑法兰力学特性,分析不同波浪及海流参数下管组上各点的最大轴向拉力、最大弯矩和最大曲率值的变化规律,研究各参...     

石油化工装置管法兰的泄漏分析

从石油化工装置管法兰的密封机理出发,分别对造成高温和低温管法兰泄漏的原因进行了分析,指出高温法兰泄漏的原因之一是法兰承受过高的轴向拉力和弯矩;低温管道的泄漏最常见的原因是管道安装的附加载荷引起螺栓屈服失效。提出了在设计与安装中预防管道泄漏的措施。     

滑坡作用下海底管道分析模型的改进算法

针对RANDOLPH提出的用于求解滑坡对管道影响的解析方法中存在的管道弯矩不连续和在一定情况下求解位移函数存在奇异的问题,提出通过修改边界条件来改进该解析算法。在考虑管道位移边界条件的基础上,利用管道弯矩与位移函数之间的关系,将弯矩连续的性质转化为位移函数的边界条件并代入求解,以避免管道弯矩求解结果的不连续。随着新边界条件的引入,位移函数中的待定系数可直接由边界方程推导而出,避免求解位移函数时存在的奇异问题,提高方法的适用范围。经验证,利用改进的边界条件求解的结果符合管道真实的内力变化规律,也与有限元模拟结果一致。分析各参数对计算结果的影响规律,可为进一步研究滑坡对管道的影响提供参考。     

Strain-based design for buried pipelines subjected to landslides

Landslides are one of the key problems for stability analysis of pipelines in the western region of China where the geological conditions are extremely complicated.In order to offer a theoretical basis...     

管-土相互作用对海底管道横向屈曲的影响

基于ANSYS建立了平坦海床上裸铺管道的非线性有限元模型,分析了管-土相互作用参数对海底管道前屈曲及后屈曲的影响。结果表明,管道屈曲的临界温差、最大弯矩及最大轴向总应变随着横向摩擦因数的增大而增大,管道总屈曲段长度随着横向摩擦因数的增大而缩短;轴向摩擦因数对管道临界屈曲载荷、后屈曲的变形、弯矩及应变影响很小;管道屈曲的临界温差随着土体屈服位移的增大而减小。     

初始曲率对管道承载能力的影响

为研究初始曲率对管道承载能力的影响,基于梁理论建立管道横截面应变能与变形之间的数学关系式,采用三角级数法对方程进行求解,获得了管道的弯矩和椭圆度。以φ254 mm(10 in)管道为例,基于有限元仿真计算了含有初始曲率管道的弯矩、张力承载能力和椭圆度,并通过试验对弯矩和椭圆度进行比较分析。研究结果表明:随初始曲率增大,弯矩呈现先增加再减小的规律,椭圆度则一直增大;含有初始曲率的管道比没有初始曲率的管道弯矩承载能力更小、椭圆度更大;管道张力承载能力随初始曲率和弯曲段长度的增加而降低;在相同初始曲率下,管道相对弯矩的试验值和仿真值分别比理论值大约18. 9%和8. 5%,椭圆度试验值比理论值和仿真值分别小约17. 5%和9. 1%,说明理论值偏保守,但偏差在工程应用的允许范围内,验证了理论方法的正确性。研究结果可为管道安全设计提供一定的参考。     

海底管道铺设施工设计分析

在简要分析海底石油管道铺设现状的基础上,综合研究“S”型铺管与“J”型铺管的着底管段与悬跨管段的受力及变形.采用Pasternak双参数模型分析着底管段海底基础与管道的相互作用,用加权残值法求解考虑波浪荷载作用下悬跨管段的高阶非线性微分方程.分别利用“S”型铺管与“J”型铺管时,托管架与管道相互作用条件及着底管段与悬跨管段的连续条件,获得了“S”型与“J”型铺管时管道的变形、内力及强度计算的近似解,并编制了相应的设计软件.算例分析了在不同施工参数与托管架结构参数组合下管道的相当应力沿管长的变化曲线,可为“S”型与“J”型铺管设计提供参考.     

洪水冲刷作用下悬空管道力学响应特性研究

长输管道常穿越河流湖泊等水文地域,在洪涝灾害频发地区,管道在洪水作用下可能发生弯曲折断等,从而造成严重事故。为研究在洪水作用下的管道力学行为,基于Morrison方程建立了洪水冲刷作用下的悬空管道数值模型,重点分析了典型影响因素对管道力学行为的影响。研究结果表明:管道悬空长度会明显影响管道的应力和轴向应变;悬空管道中部和端部均存在高应力区,但最大应力在管道端部,当悬空长度大于60 m,端部应力超过屈服极限;管道上下表面最大轴向应变都处于管道端部,且最大应变和最小应变关于管道中心近似呈中心对称;管道上表面受压,下表面受拉;管道应力和轴向应变随洪水速度和管道内压的增大而增大,随管道壁厚增大而减小。     

沿海成品油输油站内管道应力释放的措施

针对浙江沿海某成品油输油管道站场站外埋地管线受到侧向和轴向推力,且管线两侧均无法移动,导致站内管线应力集中,造成部分管线位移的问题,采取了站内外管线上方降低荷载、站内管线更换可调节管托、固定墩增加混凝土方桩支护、站外管线平衡压带更换配重块等措施,释放了管线应力,保证了管线的安全运行。