深水海管止屈器设计方法研究.pdf

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1、第1卷第3期2014年9月海洋工程装备与技术OCEANENGINEERINGEQUIPMENTANDTECHNOLOGYV01．1。No．3Sep．，2014深水海管止屈器设计方法研究李旭，李庆，张英(海洋石油工程股份有限公司，天津300451)摘要主要对深水海管止屈器管的设计方法进行研究，并给出了止屈器管间距设计方法。止屈器管设计主要包括壁厚及间距的设计，其中止屈器管壁厚的设计主要依据解析公式及规范要求，而间距的设计在规范中并未明确说明。基于管材采办及施工的经济性与风险评估，介绍了一种用于计算间距的方法，并结合流花项目海管

2、的应用情况对止屈器管的设计进行了验证。关键词深水海管；止屈器管；扩展屈曲；间距设计中图分类号TE53文献标志码A文章编号：2095—7297(2014)03—0227—03DeepwaterPipelineArrestorDesignStudyLIXu，LIQing，ZHANGYing(OffshoreOilEngineeringCo．，Ltd．，Tianji他300451，China)AbstractInthispaper，wemainlystudythedeepwatersubseapipelinearrestordes

3、ign，andgivethespacecalculationmethodforarrestors．T11earrestordesignincludeswallthicknesscalculationandlayoutspacacalculation．ThewallthicknessdesignalwaysfollowsthemethodgivenbytheDetNorskeVeritas(DNv)standard．However，thereiSnospecificmethodforthespacecalculationins

4、tandards．Basedontheanalysisonpipeprocurementandinstallationeconomicalefficiencyandriskassessment，wegiveamethodforspacecalculation．ThismethodhasbeensuccessfullyusedinLiuhuapipelineproject．Keywordsdeepwatersubseapipeline；pipelinearrestor；propagationbuckling；spacedesi

5、gn0引言深水海管的设计与浅水海管设计相比，突出的一点区别在于海水外压的影响，使海管的压溃设计变得尤为重要。通常设计人员会根据相应的计算来选择海管的壁厚、材料等级及合适的制造公差，以防止海管在深水巨大的外压下产生压溃。但在实际的安装、运行过程中，海管会遭遇各种不利情况的影响，例如意外冲击带来的管体缺陷、安装过程中由于海管过弯而导致管道椭圆度超出标准以及由于腐蚀增加而导致海管壁厚减小等。这些情况的发生致使海管在局部抗外压的能力减小。于是海管就有可能在抗压能力减弱的地方发生局部屈曲，并且随着时间的推移屈曲将沿整个海管扩展一1

6、。

7、止屈器管与普通海管最主要的区别在于壁厚。普通管的壁厚设计基于抵抗压溃及局部屈曲，一旦海管发生局部屈曲，则会不断扩展。如果没有考虑止屈器管的设计，那么整条管线就有可能在一定的时间内发生屈曲进而使得这条管线报废。止屈器管的作用就在于由于壁厚原因，止屈器管比普通管具备更强的抗压能力，一旦管线发生扩展屈曲，止屈器管可以阻止海管屈曲的扩展，并可以及时对屈曲段的海管进行更换。这样就能尽量减少扩展屈曲带来的损失。目前设计水深在100m以上的海管设计都存在止曲器管的设计问题。深水海管止屈器的设计在流花4一l项目、流花19—5项目等南海深水项

8、目中都有实际的应用。1止屈器管使用判断及壁厚计算1．1判断准则在对海管结构进行壁厚设计后，根据计算判断是否发生扩展屈曲。判断准则如下嘲：收稿日期：2014—07—31作者简介：李旭(1982一)，男，硕士，工程师，主要从事海管设计方面的研究。·228·海洋工程装备与技术第1卷P。<忐，(1)式中：P。为海管承受最大外压，MPa；P。，为扩展屈曲压力，MPa；7m为材料系数，根据规范取1．15；Ysc为设计安全等级系数，根据规范取1．26。根据管道的外径和壁厚进行计算判断，如果海管发生屈曲的时候以海管本身的强度属性不足以抵挡屈

9、曲的扩展，则必须采取止屈器管来阻止屈曲的扩展。1．2止屈器管的壁厚设计止屈器管壁厚的计算主要依据下式嗍：P。≤志，(2)Px—PI)r+(P雎队一矗)·[1一e冲(_20学)]，(3)式中：P。为止屈器管扩展屈曲压力，MPa；P。，为普通海管壁厚计算扩展屈曲压力，MPa；P。。BA为以止屈