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海底管道安全狀態(tài)評(píng)估技術(shù)綜述

文檔作者：張敬安董欣紅侯立群文檔來(lái)源：中海石油技術(shù)檢測(cè)(中心) 有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月17日
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© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
　
第24 卷第1 期
2009 年2 月
中國(guó)海洋平臺(tái)
CHINA OFFSHORE PLATFORM
Vol . 24 No. 1
Feb. ,2009
收稿日期: 2008207223
作者簡(jiǎn)介: 張敬安(19642) ,男,長(zhǎng)期從事海底管道檢測(cè)及評(píng)估工作。
文章編號(hào):100124500 (2009) 0120015206
海底管道安全狀態(tài)評(píng)估技術(shù)綜述
張敬安, 　董欣紅, 　侯立群
(中海石油技術(shù)檢測(cè)(中心) 有限公司,天津300452)
　　摘　要: 綜述海底管道安全狀態(tài)各項(xiàng)評(píng)估的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀?；诿馈⒂⒓芭餐?jí)社DNV 標(biāo)準(zhǔn),給出
了國(guó)際上各項(xiàng)評(píng)估的主流方法,以期能為海底管道安全狀態(tài)評(píng)估技術(shù)的應(yīng)用提供參考。
關(guān)鍵詞: 海底管道;安全狀態(tài)評(píng)估;缺陷評(píng)估
中圖分類號(hào): TE54 　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
A GENERAL REVIEW OF SUBMARINE PIPELINE SAFETY CONDITION
ASSESSMENT TECHNIQUES
ZHAN GJ ing2an , 　DON G Xin2hong , 　HOU Li2qun
(CNOOC Inspection Technology (Center) Co. Ltd , Tianjin 300452 , China)
　　Abstract : This paper int roduces t he current internal and external research status of sub2
marine pipeline safety condition assessment techniques. Based on USA , U K and DNV stand2
ards , the pop ular met hods in t he world applied to above assessment are mentioned. It is hope2
f ul t hat t hese methods can be benefit to t he application of submarine pipeline safety condition
assessment techniques.
Key 　words : submarine pipeline ; safety condition assessment ; defect assessment
0 　引言
海底管道(簡(jiǎn)稱海管) 承擔(dān)著輸送海底油氣資源的重要任務(wù),是海上油氣田的生命線。中海石油總公司
現(xiàn)有海管138 條(總長(zhǎng)約3217km) ,其中早期鋪設(shè)的海管已進(jìn)入中后期服役階段,未來(lái)5 年將會(huì)有37 條海管
超期服役,隨著海油開發(fā)速度的加快,新增及超期服役海管數(shù)量不斷增加。這些超期服役的海管在長(zhǎng)期運(yùn)行
期間經(jīng)受著各種荷載。環(huán)境侵蝕、材料老化、荷載作用、疲勞及突變效應(yīng)等因素的影響勢(shì)必導(dǎo)致海管系統(tǒng)的
損傷積累和抗力衰減,從而在極端情況下還可能引發(fā)事故。因此,我們務(wù)必正確了解目前海管在海底的實(shí)際
狀況、對(duì)其安全狀態(tài)和安全服役壽命進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè),從而將海管失效引起的風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受的范圍內(nèi),
以較低的成本保證海管安全運(yùn)行并使海上石油正常開采。
目前國(guó)外在海管安全狀態(tài)評(píng)估方面的研究和實(shí)踐已開展多年,取得了很多成果,其中最有代表性的研究
機(jī)構(gòu)挪威船級(jí)社(DNV) 基于大量的研究和實(shí)踐已編制了完整的海管系統(tǒng)安全狀態(tài)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)及其方法,這些
標(biāo)準(zhǔn)與方法是我國(guó)開展海管系統(tǒng)安全狀態(tài)評(píng)估技術(shù)研究的寶貴資料。
我國(guó)在陸地管道的安全狀態(tài)評(píng)估方面已進(jìn)行了多年研究,中石油西安管材研究所和廊坊管道局在陸地
管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面已形成了比較系統(tǒng)的評(píng)估方法,并開發(fā)了相應(yīng)的評(píng)估軟件,從而取得了較顯著的經(jīng)濟(jì)效益
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和社會(huì)效益。但國(guó)內(nèi)海底管道安全狀態(tài)評(píng)估技術(shù)方面的研究則處于起步階段,中海石油技術(shù)檢測(cè)中心是國(guó)
內(nèi)第一家進(jìn)行海管安全狀態(tài)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的機(jī)構(gòu)。本文僅對(duì)海管安全狀態(tài)評(píng)估方面進(jìn)行綜述。
1 　海管安全狀態(tài)評(píng)估技術(shù)內(nèi)涵
所謂海管安全狀態(tài)評(píng)估,就是基于海管的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、各種變更數(shù)據(jù)以及當(dāng)前的檢測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)海
管的安全狀態(tài)作出評(píng)價(jià)和判斷。
海管評(píng)估、海管設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)校核所基于的理論本質(zhì)上是一致的,只是過(guò)程和目的不同。所謂海管設(shè)計(jì),
就是依據(jù)工藝要求和海管運(yùn)輸、施工、運(yùn)行各過(guò)程中所承受的各種荷載情況,確定海管材料、路由、直徑及壁
厚。所謂設(shè)計(jì)校核,就是確定已設(shè)計(jì)好的海管是否滿足工藝要求和具有足夠抵抗所有荷載的能力。評(píng)估與
設(shè)計(jì)校核很相似,但仍有差別。評(píng)估是判斷已投產(chǎn)運(yùn)行了較長(zhǎng)時(shí)間的海管在其本身改變和其所受荷載而改
變發(fā)生后,是否滿足工藝要求和具有足夠抵抗所有荷載的能力。海管本身的改變主要指海管出現(xiàn)腐蝕、裂
紋、疲勞損傷或其它損傷,所受荷載而改變主要指海管運(yùn)行壓力、路由、懸跨長(zhǎng)度、及所在海域的風(fēng)、波浪、海
流、浮冰等海況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的改變等。設(shè)計(jì)校核還包括施工過(guò)程的校核,而評(píng)估只針對(duì)運(yùn)行過(guò)程。設(shè)計(jì)校核
針對(duì)的是無(wú)缺陷海管,評(píng)估針對(duì)的是有缺陷海管。
海管評(píng)估要基于海管的各項(xiàng)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)主要包括:1) 海管設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、變更、維護(hù)等過(guò)程中的基
礎(chǔ)性數(shù)據(jù)以及各類環(huán)境數(shù)據(jù),這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集和整理是非常重要的,目前中海石油技術(shù)檢測(cè)公司在這方
面已做了大量的基礎(chǔ)性工作,并已開始建立基于GIS 的海管信息系統(tǒng)來(lái)管理這些數(shù)據(jù);2) 當(dāng)前海管狀況及
其所處環(huán)境狀況的檢測(cè)數(shù)據(jù),即當(dāng)前海管本身及其所受荷載而改變后的檢測(cè)數(shù)據(jù),它是評(píng)估所需要的關(guān)鍵數(shù)
據(jù)。因此沒有檢測(cè)就沒有評(píng)估,檢測(cè)是評(píng)估的基礎(chǔ),評(píng)估是檢測(cè)的目的。
針對(duì)海管本身改變的評(píng)估包括腐蝕缺陷評(píng)估和裂紋缺陷評(píng)估。針對(duì)海管所受荷載而改變的評(píng)估包括內(nèi)
承壓狀態(tài)評(píng)估、自由懸跨評(píng)估、底部穩(wěn)定評(píng)估、整體屈曲評(píng)估與局部屈曲評(píng)估。圖1 給出了海管安全狀態(tài)評(píng)
圖1 　海管安全狀態(tài)評(píng)估分類和對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)
估的分類情況和各類評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)及其方法。下面對(duì)各類評(píng)估
技術(shù)進(jìn)行具體介紹。
2 　海管缺陷評(píng)估的主流做法
2. 1 　海管腐蝕缺陷評(píng)估
海管腐蝕是造成海管失效的重要原因,海管腐蝕評(píng)估
是海管安全狀態(tài)評(píng)估的重要組成部分。腐蝕缺陷主要為體
積型缺陷。目前國(guó)際上針對(duì)腐蝕缺陷評(píng)估的主流標(biāo)準(zhǔn)有
DNV2RP2F101[1 ] 、ASME B31G[2 ] 、PCORRC[3 ] 。其中
ASME B31G標(biāo)準(zhǔn)偏保守,適用于X52 以下的中低輕度鋼;
DNV2RP2F101 比前者保守性低,適用于X652X80 范圍內(nèi)
的中高強(qiáng)度鋼; PCORRC 保守性與DNV2RP2F101 相當(dāng),適
用于X522X70 范圍內(nèi)的中高強(qiáng)度鋼。下面主要介紹DNV2
RP2F101 給出的腐蝕評(píng)估方法。
DNV2RP2F101 不但考慮了內(nèi)壓,且還考慮了海管所受的軸向和彎曲載荷。它提供了兩種腐蝕缺陷評(píng)
價(jià)方法:分項(xiàng)安全系數(shù)法和許用應(yīng)力法,這兩種方法的區(qū)別是安全準(zhǔn)則不同。分項(xiàng)安全系數(shù)法中的安全準(zhǔn)則
是根據(jù)DNV 近海標(biāo)準(zhǔn)DNV2OS2F101 2007 和海底管道系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定的。該方法使用了概率修正方程—
分項(xiàng)安全系數(shù)來(lái)確定腐蝕管道的許用操作壓力;許用應(yīng)力法是根據(jù)許用應(yīng)力設(shè)計(jì)(ASD) 標(biāo)準(zhǔn),將計(jì)算出的
腐蝕缺陷的失效壓力乘以海管的強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)。對(duì)于許用應(yīng)力法中缺陷尺寸的不確定性,需要計(jì)算者自行
判斷。分項(xiàng)安全系數(shù)法考慮了腐蝕缺陷檢測(cè)的不確定性和海管材料的不確定性等因素,能更客觀地反映海
管存在腐蝕缺陷后的剩余強(qiáng)度。許用應(yīng)力法未考慮這些不確定性因素,在計(jì)算結(jié)果精度有所提高后,仍具一
·16 · 中 國(guó) 海 洋 平 臺(tái) 　　　　　　　　　　　　　　　第 24 卷 　第 1 期
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定的保守性。前者計(jì)算過(guò)程和測(cè)定相對(duì)復(fù)雜,后者相對(duì)簡(jiǎn)明、便捷,故現(xiàn)場(chǎng)操作人員樂用后者[4 ] 。圖2 所示
的是DNV2RP2F101 給出的海管腐蝕缺陷評(píng)估的總體流程。
圖2 　海管腐蝕缺陷評(píng)估總體流程圖
2. 2 　海管裂紋缺陷評(píng)估
海管是典型的焊接鋼結(jié)構(gòu),焊接接頭往往
會(huì)發(fā)生組織結(jié)構(gòu)劣化而存在各種缺陷。在焊
接缺陷處存在的應(yīng)力集中往往是使缺陷處成
為裂紋的源頭。當(dāng)海管受到較大負(fù)載或其自
身材料的韌性不足時(shí),往往會(huì)導(dǎo)致裂紋的失穩(wěn)
擴(kuò)展,從而使管道在接頭處發(fā)生斷裂,造成突
發(fā)性甚至災(zāi)難性的事故。另外母材本身由于
制作和施工中的各種因素也可能造成裂紋缺
陷。因此海管裂紋缺陷評(píng)估也是海管安全狀
態(tài)評(píng)估的重要組成部分。
目前針對(duì)金屬裂紋缺陷評(píng)估的主流標(biāo)準(zhǔn)
有:英國(guó)的BS 7910[ 5 ] 和歐共體的SIN TAP[6 ] ,
二者都以“合而使用”為原則,并以斷裂力學(xué)為
基礎(chǔ)。BS 7910 標(biāo)準(zhǔn)采用失效評(píng)定圖FAD 法,
SIN TAP 采用FAD 法和裂紋推動(dòng)力CDF
法[7 ] 。二者評(píng)估的基本思想是一致的,只是在
FAD 坐標(biāo)值計(jì)算上存在差異,從而導(dǎo)致兩種
評(píng)估方法的保守性存在一些差異。下面介紹
BS 7910 給出的裂紋缺陷評(píng)估方法。
BS 7910 主要給出了以下幾個(gè)方面的評(píng)估
內(nèi)容:
1) 裂紋區(qū)抗斷裂能力評(píng)估(簡(jiǎn)稱斷裂評(píng)
估) ;2) 裂紋區(qū)疲勞壽命評(píng)估(簡(jiǎn)稱疲勞評(píng)估) ;
3) 蠕變條件下的裂紋極限尺寸評(píng)估(簡(jiǎn)稱蠕變
評(píng)估) ;4) 由裂紋導(dǎo)致的其它失效模式評(píng)估(簡(jiǎn)
稱其它評(píng)估) 。
其中斷裂評(píng)估分為3 個(gè)級(jí)別:一級(jí)簡(jiǎn)單評(píng)
定、二級(jí)常規(guī)評(píng)定和三級(jí)延性撕裂評(píng)定。每種評(píng)定采用的方法大致相似。一級(jí)評(píng)定程序?yàn)樽詈?jiǎn)單的評(píng)定方
法,適用于材料性能數(shù)據(jù)有限時(shí);二級(jí)評(píng)定為常規(guī)評(píng)定方法;三級(jí)評(píng)定為最高級(jí)別評(píng)定方法,主要是對(duì)高應(yīng)變
硬化指數(shù)的材料或需要分析裂紋穩(wěn)定撕裂斷裂時(shí),才考慮使用此方法,對(duì)于常用的焊接結(jié)構(gòu)用鋼,一般不采
用此方法評(píng)定。對(duì)于一級(jí)評(píng)定認(rèn)為不可以接受的缺陷,需在提高輸入數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下繼續(xù)進(jìn)行驗(yàn)證,或者
在滿足要求的條件下應(yīng)用更高級(jí)別的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步加以驗(yàn)證。圖3 給出了海管裂紋缺陷抗斷裂能力評(píng)估
的總體流程。
3 　海管狀態(tài)評(píng)估的主流做法
3. 1 　承壓狀態(tài)評(píng)估
海管的主要功能是輸送海上平臺(tái)開采的油氣資源。油氣介質(zhì)在海管內(nèi)流動(dòng)時(shí)需要一定的工作壓力,如
遇一些偶然情況,工作壓力還會(huì)增大,因此海管需要具有一定的承受內(nèi)壓的能力。承壓評(píng)估就是通過(guò)靜水壓
試驗(yàn)以及分析計(jì)算的方式判斷海管目前的承壓能力。
第 1 期 　　　　　　　　　　　　　　　張敬安等 　海底管道安全狀態(tài)評(píng)估技術(shù)綜述 ·17 ·
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圖3 　海管裂紋缺陷抗斷裂能力評(píng)估總體流程圖
承壓評(píng)估最直
接的方法就是在停
產(chǎn)后對(duì)海管進(jìn)行靜
水壓試驗(yàn),不過(guò)這種
方法費(fèi)用很高,不到
極為必要時(shí)不推薦
采用。在通常情況
下,我們采用分析計(jì)
算的方式。
DNV2OS2F101
2007[ 8 ] 中給出了基
本的海管承壓狀態(tài)
的評(píng)估公式1 :
Plx
2Pe ≤ Pb ( t)
γmγSC
(1)
式中: Plx 為管壁局
部偶然內(nèi)壓; Pe 為
海管外壓; Pb ( t) 為
海管承壓抗力值; γ
m ,γSC 為材料抗力系
數(shù),安全等級(jí)抗力系
數(shù);
其中海管承壓
抗力值Pb ( t) 由式2 和式3 給出:
Pb ( t) = 2t
D2t
f c b
2
3
(2)
f c b = min ( f y ;
f u
1. 15
) (3)
式中: t 為海管壁厚; D 為海管直徑; f c b , f y , f u 為海管材料的特征強(qiáng)度,屈服強(qiáng)度,極限抗拉強(qiáng)度;
承壓評(píng)估還需要考慮海管所受的軸力、彎矩以及腐蝕導(dǎo)致的壁厚減薄。
3. 2 　海管自由懸跨評(píng)估
由于海底的凹凸不平,以及各種沖刷、水蝕及海床運(yùn)動(dòng),海管很可能出現(xiàn)自由懸跨[9 ] 。懸跨的海管將面
臨兩個(gè)主要問題:a) 靜力強(qiáng)度問題;b) 渦激振動(dòng)導(dǎo)致的疲勞失效問題。自由懸跨評(píng)估就是判斷海管在出現(xiàn)
懸跨時(shí)是否出現(xiàn)上述問題。
流體在海管兩側(cè)繞流時(shí),會(huì)在海管后面形成漩渦脫落,漩渦脫落對(duì)海管具有一定頻率的動(dòng)力作用。當(dāng)漩
渦脫落的激振頻率與海管的固有頻率接近時(shí),海管就會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng),我們稱之為渦激振動(dòng)。渦激振動(dòng)的強(qiáng)
度取決于漩渦脫落的強(qiáng)度以及漩渦脫落頻率與海管固有頻率的接近程度。渦激振動(dòng)的最主要問題就是疲勞
問題。DNV2RP2F105[10 ] 給出是否需對(duì)渦激振動(dòng)及波浪導(dǎo)致海管的疲勞問題進(jìn)行詳細(xì)疲勞壽命計(jì)算的判斷
準(zhǔn)則,其判別公式由式4 、式5 、式6 給出。
海管同向振動(dòng)的固有頻率需滿足:
f n, IL
γIL
>
Uc ,100year
V IL
R ,onset ·D
12 L / D
250 ·1α
(4)
·18 · 中 國(guó) 海 洋 平 臺(tái) 　　　　　　　　　　　　　　　第 24 卷 　第 1 期
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　　海管橫向振動(dòng)的固有頻率需滿足:
f n, CF
γCF
>
Uc ,100year + Uw ,1 year
V CF
R ,onset ·D
(5)
　　直接波浪作用下的判別標(biāo)準(zhǔn):
?α
=
Uc ,100year
Uw ,1year + Uc ,100year
> 2
3
(6)
式中: f n, IL 為海管同向自振固有頻率; f n, CF 為海管橫向自振固有頻率;Uc ,100year 為海管位置上100 年一遇的海
流速度;Uw ,1 year 為1 年一遇的由波浪引起的海管位置上的流速;V IL
R ,onset 為初始單向渦放流速;V CF
R ,onset 為初始
交替渦放流速;γIL ,γCF 為分項(xiàng)安全系數(shù)。
如海管懸跨滿足該標(biāo)準(zhǔn)時(shí),則可認(rèn)定海管具有50 年的疲勞壽命,那么,只需依據(jù)DNV2OS2F101 2007[8 ]
的規(guī)定進(jìn)行極限強(qiáng)度校核(ULS) ,無(wú)須進(jìn)行疲勞校核;如果不滿足該標(biāo)準(zhǔn),則需要對(duì)海管進(jìn)行基于S2N 曲線
和miner 線性累計(jì)損傷理論的疲勞壽命驗(yàn)算。
3. 3 　海管底部穩(wěn)定性評(píng)估
判斷海管在海床上的穩(wěn)定性是海管評(píng)估的一項(xiàng)重要內(nèi)容。海管穩(wěn)定性分析的方法主要分為:靜態(tài)分析、
動(dòng)態(tài)分析、半動(dòng)態(tài)分析。
3. 3. 1 　靜態(tài)分析方法
靜態(tài)分析方法是一種傳統(tǒng)方法,偏于保守。它通過(guò)分析海管在自身重力W 、波浪和海流產(chǎn)生的阻力FD 、
升力FL 、慣性力Fi 以及土壤的摩擦力Fr 共同作用下是否保持靜態(tài)平衡來(lái)評(píng)定海管的穩(wěn)定性。式7 和式8
給出了判斷海管靜力穩(wěn)定性的平衡方程:
FD + Fi
2Fr
2W sinθ = 0 (7)
N + FL
2Wcosθ = 0 (8)
　　靜力分析方法對(duì)波浪—海管—土壤的聯(lián)合作用分析不夠,而僅用一個(gè)簡(jiǎn)單的摩擦因數(shù)來(lái)描述海管—土
壤相互作用,顯然準(zhǔn)確性不夠。
3. 3. 2 　動(dòng)態(tài)分析方法
海底管道穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)分析的基本原理是:將波浪作為周期性動(dòng)力荷載作用在海管上。海管在波浪荷載
的作用下,在海床上發(fā)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)。海管的這種運(yùn)動(dòng)對(duì)海床土壤產(chǎn)生擾動(dòng),而這種擾動(dòng)使海床土壤的抗力大
大降低,海管就在這種海床上逐步下沉。當(dāng)海管下沉到一定程度后,波浪—海管—土壤的相互作用將達(dá)到一
種新的平衡[11 ] 。
動(dòng)態(tài)分析要求以完整的海況過(guò)程為條件,而且需要復(fù)雜的計(jì)算機(jī)程序作為工具,操作起來(lái)難度較大。為
了適應(yīng)工程評(píng)估的需要,在動(dòng)態(tài)分析的基礎(chǔ)上,美國(guó)天然氣協(xié)會(huì)和DNV 等機(jī)構(gòu)同時(shí)提出了各自的半動(dòng)態(tài)分
析方法。
3. 3. 3 　半動(dòng)態(tài)分析方法
海底管道穩(wěn)定性的半動(dòng)態(tài)分析是忽略動(dòng)態(tài)分析中次要因素,將主要因素的影響制成表格,將相應(yīng)數(shù)據(jù)代
入靜態(tài)的分析公式中進(jìn)行計(jì)算。
目前,國(guó)際上流行2 種方法:一種是以DNV2RP2F109[12 ] 為基礎(chǔ)的分析方法;另一種是按照美國(guó)天然氣
協(xié)會(huì)開發(fā)的穩(wěn)定性計(jì)算機(jī)程序中L EVEL 2 進(jìn)行的分析方法。
DNV 的方法是將實(shí)驗(yàn)得到的各種數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬得到的數(shù)據(jù)制成圖表,來(lái)表示波浪—海管—土壤之間
的相互作用關(guān)系,利用這些圖表確定相關(guān)參數(shù),把這些參數(shù)代入靜態(tài)分析公式,計(jì)算出海管的穩(wěn)定性。
美國(guó)天然氣協(xié)會(huì)開發(fā)的計(jì)算機(jī)程序分析步驟為:1) 用5 種波高模擬設(shè)計(jì)海況生成前4h 的海況,海管在
這種海況下發(fā)生下沉,計(jì)算出海管的下沉量;2) 用4 種波高模擬設(shè)計(jì)海況生成后3h 的海況,用這種海況條
件計(jì)算出水動(dòng)力;3) 根據(jù)土壤數(shù)據(jù)及海管下沉量計(jì)算出土壤的阻力;4) 將上述結(jié)果代入靜態(tài)分析公式,求
出海管的穩(wěn)定性[ 11 ] 。
DNV 方法與美國(guó)天然氣協(xié)會(huì)方法雖然不同,但得到的結(jié)果比較接近。在大多數(shù)場(chǎng)合下,DNV 方法比美
第 1 期 　　　　　　　　　　　　　　　張敬安等 　海底管道安全狀態(tài)評(píng)估技術(shù)綜述 ·19 ·
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國(guó)天然氣協(xié)會(huì)方法略為保守些。
3. 4 　海管整體屈曲評(píng)估
海管有時(shí)會(huì)因?yàn)椴僮鳒囟群蛪毫σ鸬妮S向壓縮力而向上或向側(cè)向發(fā)生屈曲,屈曲會(huì)引起海管嚴(yán)重過(guò)
應(yīng)力[ 13 ] 。DNV2RP2F110[14 ] 給出了海管處于如下3 種工況下的整體屈曲評(píng)估方法:1) 海管放置在平整的海
床上,此時(shí)海管發(fā)生側(cè)向屈曲;2) 海管放置在不平整的海床上,此時(shí)海管由于出現(xiàn)懸跨,首先發(fā)生豎向屈曲,
然后發(fā)生側(cè)向屈曲;3) 海管全部或部分埋設(shè)到海床土壤中,此時(shí)發(fā)生所謂的巨變屈曲。
DNV2RP2F110 中的評(píng)估方法考慮海管- 土壤相互作用以及各種不同的邊界條件的影響。
3. 5 　海管局部屈曲評(píng)估
當(dāng)海管安裝到深海海底時(shí),海管外的靜水壓力將非常大,此時(shí)便出現(xiàn)了外部過(guò)壓導(dǎo)致海管局部屈曲的問
題[15 ] 。另外海管內(nèi)壓、軸力和彎矩也同時(shí)影響著海管局部屈曲的發(fā)生。DNV2OS2F101 2007[8 ] 中給出了以
下3 種局部屈曲工況的評(píng)估方程:1) 只有外部過(guò)壓引起的海管局部屈曲工況;2) 海管局部屈曲傳播工況;3)
同時(shí)受外部過(guò)壓、內(nèi)壓、軸力、彎矩作用時(shí),海管的局部屈曲工況;
在工況3) 的評(píng)估中,DNV2OS2F101 2007 分別給出了荷載控制條件和位移控制條件下的評(píng)估方程,評(píng)
估方程考慮了多種荷載組合方式。
4 　結(jié)論
我國(guó)已有近1/ 3 的海管進(jìn)入中后期服役階段,海管的安全問題日益突出。對(duì)海管進(jìn)行安全狀態(tài)評(píng)估是
保證海管安全運(yùn)營(yíng)的重要手段,同時(shí)是制定海管檢修方案、進(jìn)行延壽決策以及擬定報(bào)廢條件的重要依據(jù)。安
全狀態(tài)評(píng)估技術(shù)國(guó)外已研究多年,并累積了豐富的經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)、英國(guó)以及DNV 都投入了大量資金進(jìn)行研
究,并相繼出臺(tái)了自己的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),其中DNV 的標(biāo)準(zhǔn)最為詳細(xì)和完整,它是我國(guó)安全狀態(tài)評(píng)估研究很好
的參考和借鑒。
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樹木擁有綠色,地球才有脈搏。
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