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深海卷管铺设中的管道安全性分析

天然气工业 2015年第8期35卷 80-86页

作者：王立权廖洪千李怀亮刘军哈尔滨工程大学机电工程学院海洋石油工程股份有限公司

深海卷管铺设过程中管道发生了复杂的塑性变形,可能造成管道的失效,因此需要对管道的安全性进行评估。为此,首先对卷管铺设整个过程中管道的受力变形情况进行了分析,发现管道在上卷至卷筒时最易发生失效。其次对上卷时管道可能发生的失... 详细信息

深海卷管铺设过程中管道发生了复杂的塑性变形,可能造成管道的失效,因此需要对管道的安全性进行评估。为此,首先对卷管铺设整个过程中管道的受力变形情况进行了分析,发现管道在上卷至卷筒时最易发生失效。其次对上卷时管道可能发生的失效形式进行了归纳和分析,获得了管道在各种失效形式下的极限承载公式。然后基于位移控制条件,得到了管道的极限弯曲半径,并结合极限承载公式,建立了管道失效的评价指标。最后以管径为16英寸(406.4 mm)的管道为实例,对管道的安全性进行评估,并采用有限元软件对管道上卷时张力对管道椭圆度的影响进行了分析。结果表明:①较大径厚比的管道在上卷时更易于满足极限载荷承载条件,但是对管道截面变形不利,当径厚比达到20时,不满足位移控制条件,已不适用于卷管法铺设;②较高的管材等级对卷管铺设中管道安全性有利;③上卷张力对管道椭圆度的影响较小,可以忽略。

关键词：深海卷管铺设安全性上卷极限承载能力位移控制条件张力椭圆度

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卷管铺设的海管曲率模型及残余应力计算

海洋工程 2015年第3期33卷 19-28页

作者：张九菊段梦兰胡显伟北京石油化工学院机械工程学院北京102617 复旦大学力学与工程科学系上海200433 中国石油大学(北京)海洋油气研究中心北京102249 中国石油天然气勘探开发公司北京100034

弯曲曲率是使用卷管铺设时首要控制的参数之一。通过对海管的上卷加载、完全卸载、退卷加载及再次卸载等过程的弹塑性分析,建立了各个阶段的曲率模型,并推导了海管完全卸载时残余应力的解析解。在此基础上,分析了曲率、曲率比、残余曲... 详细信息

弯曲曲率是使用卷管铺设时首要控制的参数之一。通过对海管的上卷加载、完全卸载、退卷加载及再次卸载等过程的弹塑性分析,建立了各个阶段的曲率模型,并推导了海管完全卸载时残余应力的解析解。在此基础上,分析了曲率、曲率比、残余曲率比及残余应力等参数的影响因素,得到了卷管铺设中海管的最优弯曲曲率及海管截面上的残余应力分布规律,并提出了基于弹塑性理论的海管的残余曲率及残余应力的控制建议。

关键词：残余应力残余应变弯曲曲率弹塑性变形海底管道卷管铺设

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卷管铺设法对钢管力学性能的影响

宝钢技术 2022年第6期 1-7页

作者：何思雨吴钱林胡平刘耀恒上海海事大学上海201306 宝山钢铁股份有限公司上海201999

综述了近年来普遍采用的全尺寸、小尺寸试验和有限元模拟三种常见方法来研究卷管式铺设前后管材的显微组织和力学性能的变化,重点关注了卷管过程对焊接区力学性能的影响。研究表明:卷管铺设过程会降低管材塑性,但硬度和抗拉强度影响不大... 详细信息

综述了近年来普遍采用的全尺寸、小尺寸试验和有限元模拟三种常见方法来研究卷管式铺设前后管材的显微组织和力学性能的变化,重点关注了卷管过程对焊接区力学性能的影响。研究表明:卷管铺设过程会降低管材塑性,但硬度和抗拉强度影响不大,由于形变强化和包辛格效应的联合作用,管材的屈服强度会发生显著变化,升降取决于最后的塑性变形是拉伸还是压缩;在焊缝热影响区卷管铺设过程会导致软化现象和应力集中,屈服强度大幅降低且加速裂纹扩展,焊缝处断裂韧性最低,但管材表面均未出现裂纹;卷管铺设过程会加重管材缺陷处的裂纹扩展及管材的椭圆化。然而目前主要研究对象都为现有钢种,而卷管铺设专用钢管开发还需进一步深入系统研究。

关键词：卷管铺设循环拉压显微组织力学性能包辛格效应

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基于卷管铺设的管道椭圆度损伤参数研究

石油机械 2016年第3期44卷 73-77页

作者：王彦辉蔡志勤赵岩岳前进大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室

卷管铺设过程中管道会发生数次弯曲,产生往复的塑性变形,导致管道产生很大的截面椭圆度损伤,大大降低管道的屈服承载能力。基于有限元软件ABAQUS中的Standard模块建立了管道的上卷和退卷模型,模拟了卷管铺设中管道的上卷-退卷-校准和校... 详细信息

卷管铺设过程中管道会发生数次弯曲,产生往复的塑性变形,导致管道产生很大的截面椭圆度损伤,大大降低管道的屈服承载能力。基于有限元软件ABAQUS中的Standard模块建立了管道的上卷和退卷模型,模拟了卷管铺设中管道的上卷-退卷-校准和校直过程,研究了卷管铺设时无缺陷管道的外径、厚径比和钢材级别对管道椭圆度损伤的影响。研究结果表明,当厚径比相同时,管道外径越大,管道的椭圆度损伤越大;当管径相同时,管道厚径比越大,管道的椭圆度损伤越大;钢材级别对管道椭圆度损伤影响很小。研究结果可为卷管式铺管法的现场应用提供参考。

关键词：海底管道卷管铺设椭圆度厚径比上卷退卷有限元

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基于悬臂梁模型的管道矫直理论及有限元分析

海洋工程 2024年第3期42卷 145-155页

作者：许卫平徐爱进王创祎徐佳璐袁林交通运输部上海打捞局上海200090 天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室天津300350

海底管道的卷管铺设过程涉及多次正向和反向弯曲,并会产生较大的塑性变形。在铺设入水前,管道必须进行矫直处理,因此如何准确预测矫直过程中管道的力学响应以及如何对矫直器进行合理的设置具有重要意义。针对中国首艘卷管式铺管船“深... 详细信息

海底管道的卷管铺设过程涉及多次正向和反向弯曲,并会产生较大的塑性变形。在铺设入水前,管道必须进行矫直处理,因此如何准确预测矫直过程中管道的力学响应以及如何对矫直器进行合理的设置具有重要意义。针对中国首艘卷管式铺管船“深达号”的矫直装置设计与典型工况,建立了一种基于悬臂梁的力学理论模型。该模型综合考虑了铺设过程中退卷和矫直的加载历程、管道材料的弹塑性特性以及校准器和上、下矫直器的相对位置关系。模型能实现对反弯半径及矫直器姿态等关键参数的计算。建立有限元分析模型,对理论模型进行验证并对管道矫直过程进行数值分析。结果表明理论模型可以准确预测管道矫直所需反弯半径、矫直器侧向行程以及倾角等参数。在管道矫直过程中,上矫直器处的作用载荷远大于下矫直器处。所提出的矫直理论模型可适用于不同尺寸管道的矫直分析,矫直后残余曲率满足DNV规范要求,预期可为“深达号”的实际矫直工艺设计提供指导。

关键词：卷管铺设管道矫直塑性变形悬臂梁海底管道有限元仿真

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基于非线性环理论的管道上卷弯曲屈曲分析

中国海上油气 2016年第1期28卷 126-132页

作者：廖洪千王立权李怀亮刘军李松羽哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 海洋工程股份有限公司天津300451

基于非线性环理论和虚功原理,建立了管道截面应力和应变之间的平衡方程,并通过迭代法对方程进行求解,得到了弯曲过程中管道变形及弯矩。以0.168 0 m(6英寸)管道为例进行了分析,并将理论值与试验和仿真结果进行了比较,其误差在施工允... 详细信息

基于非线性环理论和虚功原理,建立了管道截面应力和应变之间的平衡方程,并通过迭代法对方程进行求解,得到了弯曲过程中管道变形及弯矩。以0.168 0 m(6英寸)管道为例进行了分析,并将理论值与试验和仿真结果进行了比较,其误差在施工允许范围内,验证了本文方法的正确性。采用本文方法对0.406 4 m(16英寸)管道上卷屈曲影响因素进行了研究,结果表明:径厚比越小,管道的弯矩承载能力和抗扁化能力越强;硬化指数越大、屈服强度越小,管道的抗扁化能力越强;硬化指数对弯矩承载能力影响较小,屈服强度直接影响管道弯矩承载能力;弹性回弹降低了管道的椭圆度。

关键词：屈曲卷管铺设上卷椭圆度非线性环理论虚功原理

Spoolbase的发展及其在我国深水油气田开发中的应用前景

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船舶工程 2014年第S1期36卷 1-4,51页

作者：梁富浩张新明张印桐田明杰海洋石油工程(珠海)有限公司广东珠海519050 深圳海油工程水下技术有限公司广东深圳518067

Spoolbase是深水硬质海底管线R-Lay铺设配套的陆地海管预制基地,通过分析Spoolbase发展现状,已发展了岸基固定式与可移动便携式Spoolbase,且全球深水油气田开发附近只有南海尚未布设岸基固定式Spoolbase;并通过分析Spoolbase主要生产工... 详细信息

Spoolbase是深水硬质海底管线R-Lay铺设配套的陆地海管预制基地,通过分析Spoolbase发展现状,已发展了岸基固定式与可移动便携式Spoolbase,且全球深水油气田开发附近只有南海尚未布设岸基固定式Spoolbase;并通过分析Spoolbase主要生产工艺及我国深水油气田开发市场,为我国Spoolbase投资建设提供一定的借鉴。

关键词：深水油气田卷管预制基地硬质管线卷管铺设管杆