深水海底管道S型铺设影响因素分析北大核心CSCD

为了更全面系统地评估深水海底管道S型铺设过程中面临的高张力状态、高弯曲应力、大曲率变形、强接触作用以及管道整体几何线型等非线性因素的影响,结合海底管道铺设校核准则,针对我国南海典型海域环境条件,采用三维非线性梁单元对深水海底管道S型铺设开展动态有限元分析,得到了管道有效张力、等效弯矩、等效应力、等效应变的分布情况。对影响深水海底管道S型铺设的重要影响因素,包括托管架角度、管道铺设状态、管道壁厚等级等进行了分析。结果表明,目标工程托管架最优角度为25°;深水海底管道S型铺设应慎重选择充水铺设方式;管道壁厚对S型铺管有显著影响,实际铺设时应深入评估壁厚的影响。本文研究对深水海底管道S型铺设工程有一定的借鉴意义。     

基于J形铺管法局部屈曲校核及敏感性分析

针对以自然悬链线模型为基础建立的J形铺管局部屈曲失效评价公式的局限性,引入Winkler地基的建模思想对其进行改进,将整个悬跨段分成2段,在接近TDP点附近的大变形段考虑刚度因素,采用大变形梁理论进行分析,在远离TDP点的悬跨段沿用自然悬链线算法,得出了更准确的失效评价公式。通过MATLAB对比计算,验证了分段模型的合理性。对J形铺管局部屈曲的敏感性参数进行对比分析,得到以下结论:(1)分段模型的弯矩连续,弯矩最大位置靠近海床,水深接近铺设最大深度,静水压力大,是容易发生局部屈曲失稳的部位;(2)当其他输入参数不变时,只改变铺设水深和铺设角度,都可以改变校核系数,随水深增加,管道会承受更高的局部屈曲失稳风险,初始缺陷的存在更会降低管道抵抗局部屈曲的能力;在局部屈曲不发生失稳的条件下,应选择大角度铺管;(3)静水压力是对管道局部屈曲失稳影响最大的因素,J形铺管时应优先选用大直径薄壁管,并选取合适的铺管角度以提高管道的抗屈曲能力。研究结果可为J形铺设的安全评估提供理论依据。     

S形铺管托管架的结构刚度研究

随着海底管道铺设逐步走向深海,托管架长度和管道质量也随之增加,导致托管架相对刚度变小,在管道压力的作用下,托管架发生整体变形甚至破坏。鉴于此,基于Abaqus软件,建立"海洋石油201"托管架的精细有限元模型,计算了不同铺管工况下托管架的整体结构刚度,探讨了A型支架吊点位置对托管架刚度的影响,并建立了可考虑托管架整体结构刚度的Orcaflex模型。研究结果表明,深水铺管时,托管架承受管道载荷和重力的综合作用而发生变形,其中第1节变形最小,后2节变形较大;改变A型支架吊点位置可调整托管架的整体结构刚度。     

S形铺管托管架的结构刚度研究

随着海底管道铺设逐步走向深海,托管架长度和管道质量也随之增加,导致托管架相对刚度变小,在管道压力的作用下,托管架发生整体变形甚至破坏。鉴于此,基于Abaqus软件,建立"海洋石油201"托管架的精细有限元模型,计算了不同铺管工况下托管架的整体结构刚度,探讨了A型支架吊点位置对托管架刚度的影响,并建立了可考虑托管架整体结构刚度的Orcaflex模型。研究结果表明,深水铺管时,托管架承受管道载荷和重力的综合作用而发生变形,其中第1节变形最小,后2节变形较大;改变A型支架吊点位置可调整托管架的整体结构刚度。     

海底管道S型铺设的计算机辅助设计

在S型海底管道铺设设计中,通常采用手动建模并调整作业线设置参数的传统设计方法.鉴于该传统方法存在费时、费力、无法用于复杂结构的托管架等局限性,开发出一套海底管道S型铺设辅助设计程序.该程序能够为任何形状的作业线建立精细的托管架模型,并自动计算最佳设置的支撑滚轮坐标.该程序采用有限元方法对海底管道静态S型铺设问题进行求解...     

深水海底管道S型铺设影响因素分析

为了更全面系统地评估深水海底管道S型铺设过程中面临的高张力状态、高弯曲应力、大曲率变形、强接触作用以及管道整体几何线型等非线性因素的影响,结合海底管道铺设校核准则,针对我国南海典型海域环境条件,采用三维非线性梁单元对深水海底管道S型铺设开展动态有限元分析,得到了管道有效张力、等效弯矩、等效应力、等效应变的分布情况。对影响深水海底管道S型铺设的重要影响因素,包括托管架角度、管道铺设状态、管道壁厚等级等进行了分析。结果表明,目标工程托管架最优角度为25°;深水海底管道S型铺设应慎重选择充水铺设方式;管道壁厚对S型铺管有显著影响,实际铺设时应深入评估壁厚的影响。本文研究对深水海底管道S型铺设工程有一定的借鉴意义。     

高雷诺数下近壁圆柱绕流数值模拟与分析

近壁圆柱绕流问题在海底悬跨管道的研究中具有重要的意义。在绕流阻力、升力以及海底土壤的耦合作用下,海底管道所发生的移位、悬跨等现象对于海底管道的安全运行构成了很大的威胁。正确预测各种绕流条件下管流之间的作用力是保证油气管道安全的首要任务。海底管道在极端海洋环境条件下的管、流相互作用为高雷诺数绕流问题,处于高雷诺数下的绕流模拟比处于低雷诺数下的绕流模拟要复杂很多,它需要更精细的网格以及合适的湍流模型。此文对处于悬跨状态下的海底管道进行数值研究,给出不同间隙比下海流绕流海底管道的流场结构形态,分析了间隙比对绕流阻力和绕流升力的影响,为进一步研究海底悬跨管道的受力和变形提供载荷边界数据。     

J型铺管法研究进展

深水海底管道铺设最重要的方法就是J型铺管法。介绍了国外成熟J型铺管法的主要特点、工艺流程及当前J型铺管法的主要分类,为我国深水铺管技术的发展提供参考。     

海底管道涂层抗滑脱技术及应用

文章根据铺管船采用S型铺设海底管道的作业特征,介绍了海底管道防腐层和混凝土配重层涂敷工艺,可以确保各钢管涂敷层间具有足够的剪切强度,使得在铺管过程中设定的轴向张力作用下,不致发生钢管各涂敷层间剪切强度不足而产生滑脱的现象,保证铺管过程中海底管道完好.     

基于配点法的海洋铺管S段力学分析与计算

海洋管道的工作环境特殊性,其铺设施工质量直接影响后期使用性能及维护保养成本。对海洋管道铺设过程中的变形量计算与分析,尤其是S段变形量的控制是确保其施工质量的重要手段。采用三次B样条函数对铺管时的悬跨曲线进行拟合,利用加权残数方法中的配点法对数学模型建立求解方程,并在求解非线性方程组时,利用牛顿法迭代求解,得出管道各节点的受力情况。开发出相应的海洋管道铺设力学计算软件,并进行了实例计算,从而为海洋管道的铺管作业施工提供了有效的技术手段,具有应用价值。     

海底管线开沟埋设时的应力分析

海底管线在开沟埋设过程中，在非水平长度段内，高差引起的管线局部弯曲可导致管线承受较大应力。利用材料力学的方法对海底管线的受力作了分析，得出了悬空段长度、悬空段弯矩和管线应力的解析式，并讨论了影响管线开沟应力的一些因素。为方便工程人员设利一分析，给出了悬空段长度和管线应力随沟深变化的曲线。     

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...     

抛锚作业撞击海底管道的影响分析

抛锚作业可能会撞击海底管道,对管道的安全运行造成威胁。文章分析了船舶抛锚作业撞击海底管道的能量、海管壁凹坑吸收的能量和海管保护层吸收的能量的计算方法,并给出了工程计算实例,得出不同锚重、埋深条件下海管的损坏等级,确定了合理的埋深,为海管安全敷设提供必要的参数。     

西气东输三线0.8设计系数试验段水压试验测试

为了保证0.8设计系数油气长输管道的安全运行,对0.8设计系数试验段管道进行了高强度水压试验。结合埋地管道的应力状态,通过理论分析确定了管道试压强度为105% SMYS,在试验过程中利用压力－容积曲线监测试压过程中整个试验段管道变形情况,并利用应变电测法测得管道典型位置的应力应变情况。结果表明,0.8设计系数水压试验压力在（100%~105%）SMYS时,水压试验中管道未发生塑性变形,管道的等效应力均低于规定的最小屈服强度,且未泄漏,表明该水压试验压力分段合理,可以用于0.8设计系数管道的设计试压分段和管道现场水压施工。     

滩浅海输油管道悬空隐患不停输治理

文章结合工程实际,在运用ABAQUS软件对海底管道进行应力和涡流激振悬跨分析的基础上,提出了海底管道悬空隐患不停输治理方案(悬跨段管道路由修正设计→悬空段碎石回填→水力喷射挖沟→管道检测→应力复核),并在工程中实施,治理施工完成后的管道应力复核计算结果表明,外管应力最大为100.4 MPa,内管最大弯曲应力为72.3 MPa,混输管道外管修正后的应力满足了规范要求。     

便携式管道外对口器坡口矫正分析

为了解决复杂工况下管道对焊坡口的整形问题,运用ANSYS对双对称丝杠滑块机构的便携式管道外对口器进行有限元分析。分析了在一系列载荷作用下管道及对口器的变形情况和应力分布,结果表明,Ф325mm×8mm管道在8MPa载荷作用下发生塑性变形,此时对口器的等效应力强度远小于屈服应力,未发生塑性变形。该对口器的最大承重能力为24MPa,最大能够矫正椭圆度为2．6％的变形管道。     

海底单层管道铺管端部受力数值分析

针对海底单层管道在铺管过程中张紧器附近出现混凝土配重层开裂,以及钢管、钢筋与混凝土界面滑移过大造成的管道失效问题,采用ANSYS软件对海底单层管道结构进行了非线性有限元数值模拟。基于有限单元的粘结锚固方程、混凝土开裂表征模型以及Houde粘结滑移公式对海底管道配重层混泥土开裂、钢筋滑移和接触应力等进行了数值计算。分析结果表明：针对?600 mm×9 000 mm规格管道的数值模拟结果与工程实际施工过程中管道变形、开裂部位非常接近,并且从管道整体应力分布状况以及不同方向钢筋的应力和滑移分析得出管道受损的机理;研究方法可弥补宏观试验无法直观显示钢筋整体受力状况、裂纹延伸方向、裂纹扩展深度以及界面受力与滑移的不足。研究结果可为海底配重管道的数值模拟技术研究、工程设计和理论研究提供参考。     

城市地区天然气管线的钢管选择

随着天然气的开发和城市天然气管线的大规模建设,城市天然气管线的安全性越来越受到人们的重视。通过对管线钢管的应力腐蚀问题和抗地质灾害的变形性能问题的分析,以及对国外城市地区天然气管线钢管选择问题的探讨,认为我国在城市和地质条件恶劣地区应当避免使用高于X65级的钢管敷设天然气高压输送管线。同时,钢厂与钢管厂应联手开发专门用于城市和地质条件复杂地区敷设天然气管线的专用管线钢管系列。     

海底管道铺设用全位置自动焊机关键部件结构探讨

海洋管道作为最重要的海洋石油天然气运输方式,发展十分迅速,但我国在深海铺管技术方面与国外先进水平相比还有明显的差距。在深入剖析国内外广泛应用的几种焊机结构的基础上,对S型管道铺设用全位置自动焊机关键部件——锁紧、行走以及焊枪姿态调整等的设计进行了分析和探讨,为深水海底管道铺设用全位置自动焊机的自主设计研发奠定了坚实基础。