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1、第卷第期中国海上油气工程,年月地,①海底管道屈曲及其传播现象周承调马良大连大学,辽宁省,摘要本文根据对海底管道稳定性中值得注意的屈曲及其传播现象进行的专题研究,,,列出了种不同妆制屈曲发生的屈曲压力并分别作了相应的介绍为拉制屈曲,现象的发生从理论方面进行了深入研究并提出用相应的屈曲限制器防止屈曲波形的传播,可供从卒海底管道设计和施工的有关人员参考。关键词海底管道稳定性屈曲屈曲传播屈曲限制器引言,。,随着我国海洋油气资源的开发和利用海底管道的建设日益增多因此有关海底管道工程建设中提出的许多急待解决的问题需要进行专题研究。本专题
2、主要是针对海底管道安装期、运行期和结构生存期的安全,系统地研究海底管道强度与稳定性间题。,、,关于海底管道强度的研究要根据不同区域不同设计状态和不同荷载条件合理地选用许用应力值利用系数。这方面,挪威船级社海底管道系统规范和美国石油学,以及中国船舶检验局海底管道系统规范中对管道强度会管道规程图。,,设计都作出了相应的规定鉴于海底管道所用钢管的径厚比均较大这里为管径为壁厚,可视为压力容器薄膜力进行设计,并。以内压引起的环向应力作为管道强度设计的基础海底管道铺设过程中,往往在,海底与铺管作业船之间的管道存在着相当长一段的悬跨段悬跨
3、段长度与水深有关。在悬跨段经常可能因管子原始的或铺设过程中造成的局部凹陷或损。,伤而发生屈曲失稳现象这种屈曲一旦在管道局部形成将容易因外部超静水压作用而沿着管,。〕道出现纵向屈曲迅速传播造成危害性较大的传播型屈曲这将会严重阻碍管道的正常运行和造成较大的经济损失。,’〕。,海底管道的屈曲多数是弯曲和外部超静水压共同作用的结果一般认为在直径倍的管道有限长度内,管道受载基本上是均匀的,在这种长度和径厚比较大范围内,该间题通常可作为一无限长的圆管问题进行分析。因此,研究无限长圆管在弯曲和外部超静水压共同作用下的屈曲及其传播现象,具有
4、重要的工程实用意义。“”①本文根据原国家经委海底管道强度和稳定性及深水铺管时屈曲皱折现象与防止措施研究课题的研究报告综合整理,该课题于韶年月。通过技术鉴定与验收中国海丘油气工程少年海底管道屈曲及其传播现象文献〔〕指出,对局部业已损伤、形成极度椭圆、四陷或屈曲的近海烃类输送管道,由于外压的作用管道可能引起屈曲传播而遭损坏,设计应考虑防化或抑制屈曲传播的措施。事实上,文献〔的叙述过份概括,存有不安全因素。近年来大量研究表明,管道的屈曲与一屈曲传播问题要。在我们的专怂研究中详细分析了管道屈曲,比上述概括复杂得多并认为管道的屈曲与屈
5、曲传播不仅在有损伤、凹陷的管道能够发生,即使几何尺寸比较完善且无重—大损伤的管道也可能发生。因为管道屈山与屈曲传播现象,不仅与管道初始几何缺陷等有关,而且与其。,中起重要作用因素的管道铺设过程巾承受的复杂的荷载状况直接有关此外一管材性质、儿何尺寸的相对比例和水深等也是造成爷酬爪曲与屈曲传播现象的重要因素。管道的屈曲与屈曲传播现象不只是可能在数百米水深的海底管道上发生,在近海和—。浅海例如水深的管道铺设作业中也可能发生也应考虑这种破坏现象出现的可能性根据目前已有的研究成果和已经发生过的一些与茁曲和屈曲传播有关的管道事故的,—“
6、屈”阳〕分析有种不同性质的控制屈心现象发生的曲压力“”管道在弯曲与外部超静水压共同作用下的极值型屈曲压力一“”管道在弯曲与外部超静水压共同作用「的分枝型屈曲压力“”管道初始屈曲压力“”管道屈曲传播压力“”管道湿性屈曲压力“”诱发管道屈曲传播的初始破坏屈曲压力“”当管道有屈曲限制器时的贯穿压力”。“管道有约束屈曲传播压力,它与管材的塑性性质,管道的强度和稳定性问题〔屈服和硬化有关尤其是屈曲波形—,的传播和在弯曲与外部超静水压共同作用下的极值型屈曲与分枝型屈曲都发生在管材的弹,“”。,塑性变形阶段或大塑性变形阶段如管道屈曲传播后
7、断而压扁呈哑铃状所以这些问题的理论分析在学科分类属弹塑性稳定性的后屈曲问题。这就必须以大量试验研究配合才能解决工程中的实际问题。管道发生屈曲传播的主要动,但这不是唯一的因素。因此,屈力因素是外部超静水压—,。曲限制器的采用对深水管道需要对近海或浅海管道有时也成为必要所以近年来在海洋管道。,。,。、工程中对屈曲限制器的研究与开发是一重点课题,丈等人提出一种新型螺旋形屈曲限制器,它适用于卷筒式铺管的连续铺设,由于它构造简单、费用低,受到工程界的欢迎。管道在弯曲与外部超静水压共同作用下的屈曲首先给出管道在纯弯曲作用下的屈曲公式〔’
8、“〕,极值弯曲公式为心入了尸材众一尺、“一一‘’·、,’汀‘去瓜寻’「一‘一人了一其中””‘““’‘‘‘‘”公一一”一。为管称壁厚,一为管道公。这里称直径为弹性模量为泊松比乳许多研究者对肥不断给出修正值,例如乞第卷第期周承调、马良海底管道屈曲及其传播现象,〕砂‘西几少〕提出的在弯曲与外部超
