弹簧支吊架在FPSO高温管道中的应用

高温条件下管道热胀、冷缩和端点附加位移产生的位移载荷是造成管道应力过大和相连设备管口扭矩、反力过大的主要因素。合理设计管道走向和支架布置来增加管道系统柔性是减小管道热载、降低管道应力的主要途径。以机舱排烟管道系统为例,在CAESAR II中建立数值模型,分析了排烟管道的热胀载荷对管道的影响,比较了弹簧支架约束与刚性支架约束对高温排烟管道一次、二次应力的影响。研究发现,在高温管道中,弹簧支吊架不仅能增加管道系统的柔性,减小管道热应力,而且能降低管道对支架的约束载荷,减小管道所受的集中力。     

海洋平台井口管道布置与应力分析

从工程设计角度,通过井口管道布置与应力分析设计实例,分析井口管道布置的特殊性,并阐述影响井口管道布置设计合理性的关键因素.     

液体化工品商业罐区配套码头工艺设计

我国液体化工品商业罐区的发展,要求配套码头的工艺设计更为合理,装卸货种更为广泛,操作更灵活。结合工程实际经验,归纳总结液体化工品商业罐区配套码头工艺流程设计、管道布置和材料选择的主要考虑要素,并给出典型的工艺流程和码头操作平台管道布置方式,为液体化工品码头的工艺设计者提供参考。     

某新型补偿器在WHR高温管道中的应用

管道在高温情况下由于热胀、冷缩、端点位移载荷作用产生的二次应力是管道破坏的主要原因。合理设计管道走向、增加管道补偿器来增加管道柔性是降低管道二次应力的最有效途径。以WHR高温管道为例,在CAESAR Ⅱ软件中建立有限元模型,分析了新型补偿器对管道二次应力的影响。研究发现,在高温管道里,新型补偿器可以大大提高管道自然补偿的能力,增加管道柔性,降低管道二次应力。     

船用LNG储罐与管道应力计算

船用LNG储罐和管道因传输特殊性质的LNG介质,储罐和管道必须满足相关的强度要求。因此,对储罐和管道应力计算十分必要。储罐的外罐体直接与管道相连接,外罐在管道接口处的变形,对LNG管道应力值和分布有很大影响。文本运用有限元方法,对某型船用LNG储罐和管道分别进行建模分析,将外罐体管道接口处的应变作为管道位移载荷,对管道一次应力和二次应力校核,探索船用LNG储罐和管道应力分析方法,为储罐和管道设计提供理论依据。     

海洋平台栈桥管道应力分析的模拟方法

栈桥是连接海上油气田两个或多个平台间油气水管线、电控线缆和人员通行的通道.平台间在风、波浪、船舶靠泊等荷载作用下会发生相对运动,通过栈桥的管道会承受平台间相对运动产生的位移荷载,管道应力水平是否满足规范要求在应力分析中需要重点考虑.应用CAESAR II软件,结合旅大27-2/32-2油田开发项目栈桥管道柔性计算实例,介绍了栈桥管道应力分析的模拟方法,并根据计算结果对管道布置提出建议和进行优化,为以后栈桥管道的设计提供计算方法和参考.     

大型LNG船玻璃钢压载水管道应力校核方法

玻璃钢管作为大型液化天然气(LNG)船压载水管道,在其应用过程中易出现部分管道破裂以及管道支架损坏的问题,针对该问题,以某大型LNG船为例,采用管道应力分析软件CAESARII建立压载水系统玻璃钢管道有限元模型。根据实际建造营运方式,考虑船舶运动加速度、船体变形、温度和压力等载荷,确定能覆盖所有建造运营条件的载荷工况。采用ISO 14692标准作为大型LNG船玻璃钢压载水管应力校核设计的标准,分析压载水管道的应力水平以及作用在管道支架上的负荷,对应力超标处的管道进行优化布置,对承受大负荷的管道支架进行结构加强设计。实船应用结果表明,该方法的应用效果良好,可推广到其他类型船舶的玻璃钢压载水管道系统的设计中。     

液体散货码头工艺管道水击分析

在液体散货码头运营过程中，会因水击压力过大导致管道破裂从而引发码头火灾或爆炸。结合工程实例，对码头管道水击现象的成因及危害进行分析。采用水击计算公式及专业软件数值模拟，得出了码头工艺管道在不同工况下的水击压力值，进而提出了防止码头管道产生水击破坏的预防措施。     

非粘接内波纹柔性管道多轴疲劳分析研究

针对无码头浮式传输系统中的非粘接内波纹柔性管道结构多轴疲劳问题，构建了随机载荷作用下的多轴疲劳分析方法，将管道水动力载荷与应力张量计算结果匹配叠加获得应力变化时程，基于临界平面法计算多轴疲劳寿命。以无码头浮式传输系统在某海域的应用为例，对比讨论了多轴与传统单轴疲劳分析方法，揭示多轴疲劳分析方法在解决非粘接内波纹柔性管道疲劳问题中的机理和优势。相比于传统单轴疲劳分析中不同载荷形式下的最大应力值叠加的基本假设，论文构建的多轴疲劳分析方法采用遍历疲劳热点区域所有单元节点的方式对其应力张量进行组合叠加，提高了最小疲劳寿命值及其环向位置计算的准确性，可为解决复杂海洋管道结构的多轴疲劳问题提供参考。     

FPSO货油系统管系应力及泵口载荷的分析改进

以30万吨通用型FPSO货油系统为研究对象,应用CAESARII管道应力分析软件建立分析模型,考虑极端工况的加速度、船体变形和风载荷等,对其管系一次应力、二次应力和泵口载荷进行了分析,并对管系的布置进行了改进,提高了管系布置的效率和准确性,为FPSO其他管路系统及其他船型的管系布置提供参考依据。     

浅埋海底管线防护的设计方法研究

浅埋海底管线由于外部环境荷载的改变,必然引起一定的附加应力。在这种条件下,必须对管线采取防护措施。提出了浅埋海底管线的防护方案,并应用有限元方法,建立了同时考虑土体-结构-海底管线三者耦合作用的二维有限元分析模型,对采取保护措施的海底管线进行应力的分析计算,计算结果表明所采用的防护方案是合理的。     

海底埋设管线屈曲剧变理论研究综述

海上生产的烃类必须在高温高压下运输以使流体舒缓而避免蜡组分的凝固。由于内外压差和温差引起强制膨胀导致轴向压缩力,此时便产生了海底管线的屈曲。此压缩力既能引起管线在海床平面内的侧向屈曲,也能造成垂向屈曲。通常将管线埋于沟槽内从而确保与其它海洋活动的干扰最小化。在此情况下,侧向土约束超过了由管线浮重造成的垂向隆起约束。因此,要特别注意挖沟埋设管线的垂向屈曲。最近对中国高温管线和渤海湾几起事故的关注引发中国海洋工程师对此现象的强烈兴趣。文章综述了海底埋设管线垂向屈曲的理论研究历史,以及作者对此问题的一些经验。希望海洋工程师能从本领域的文献综述和总结中受益。文中同时研究了管线的防护层设计,最后明确了未来发展的方向。     

大面积地表荷载作用下的埋深管线的应力分析

当地下埋深管线两侧受到不同的附加压力时,由于压差的存在使管线发生了弯曲变形。弯矩的产生可能导致管线的破坏。根据埋深管线的受力特点,采用弹性地基梁的短梁初端参数法对渤西管线的应力进行了分析。根据管线的埋深条件对边界条件进行了正确的处理,求得了管线的位移,弯矩及剪力方程,并绘制了位移,弯矩及剪力方程曲线,曲线之间具有一一对应的关系,计算的结果表明了对边界处理的正确性及理论选择的合理性。     

浅海海底管线检测与维修中的对线控位方法研究

浅海海底管线电缆的检测和维修需要维修装置在非线性的海洋条件下，在管线上方进行对线控位。以便装置能够坐沉海底，通过将维修舱打入海底泥沙并骑在管线上对管线进行维修。这要求对线控位时维修装置的纵向中心线偏离待维修管线中心的距离不大于0．3米。本文采用模糊滑模变结构进行装置的对线控位控制，有效地克服了常规变结构控制器中颤振的影响，提高了对线控位的控制精度。文章最后给出了该控制器的实际仿真控制结果。     

J型铺管船法铺管强度影响因素研究

建立了J型铺管船体与系泊系统/管道的计算模型,并对铺管船体及系泊系统/管道进行了完全时域耦合数值模拟,分析了在不同安装预张力、不同方向波浪入射下管道的受力及强度,给实际铺管作业提供了技术参考。     

Analytical study on controlled lateral thermal buckling of antisymmetric mode for subsea pipelines triggered by sleepers

Subsea pipelines exposed to high temperature and high pressure (HTHP) conditions is susceptible to lateral buckling. In order to control lateral buckling, engineered buckle initiators, such as sleepers, are introduced to initiate planned lateral buckles along the pipeline at specific locations in order to ensure that the stress in each lateral buckle remains acceptable. In this study, taking the interaction of adjacent buckles into account, analytical solutions of antisymmetric lateral buckling mode triggered by sleepers are derived. With the proposed formulations, the method to obtain the accurate locations of lateral displacement amplitude and maxima of bending stress is presented and discussed. And a detailed comparison between symmetric and antisymmetric mode of lateral buckling triggered by single sleeper is presented. Moreover, the influence of the sleeper spacing on controlled lateral buckling behaviour with the consideration of axial interaction between adjacent buckles is conducted. Finally, a detailed analysis about the influence of the sleeper height, lateral frictional coefficient and submerged weight of the pipeline on the controlled post-buckling behaviour is presented. Our results show that, for smaller sleeper friction or smaller sleeper height, the symmetric mode is more likely to happen, while the antisymmetric mode is prone to occur for larger sleeper friction and larger sleeper height. One effective method to reduce displacement amplitude and maximum stress is to decrease the sleeper spacing. The minimum critical temperature difference decreases with increasing sleeper height and increases with increasing lateral friction coefficient or submerged weight of the pipeline. And an alternative way to reduce the maximum stress is to reduce the lateral friction coefficient or submerged weight of the pipeline even though the displacement amplitude increases.     

弹塑性海床上海底管道的稳定性分析

采用大型的通用有限元软件对管土系统进行分析.采用Ramberg-Osgood弹塑性模型模拟海床土体,采用“接触对”（contact pair）的算法处理管土接触面,数值模拟显示,随着管道水下重力的增大,管道下方土体的塑性区域逐渐扩展,相应的管道沉降量也逐渐增大,并明显高于弹性模型的计算值.通过改变管道参数进行对比计算,结果表明,这些参数对管道的沉降量、摩擦力、极限阻力都有一定程度的影响.     

铜管路件焊缝致密度检验方法研究

铜管路件主要由铜管及三通接头焊接而成,焊接的质量对水冷系统有很大的影响。本文研究了铜管路件焊缝致密度的检验方法,介绍了铜管路件焊接方法、影响焊接质量的各种因素及焊接工艺过程。提出了铜管路件焊缝致密度检验方法,该方法首先对检验样本进行制备,接着通过由光学显微镜与计算机组成的成像系统对样本焊缝位置进行显微图像采集,对采集到的焊缝显微图像在图像软件中进行处理,获取焊缝缺陷的长度,从而计算焊缝位置的致密度。     

管路系统抗冲击性能的工程简化方法研究

根据船舶管路系统及元器件布置的特点,利用具有分布集中质量的等效连续梁模型,建立典型管路的力学简化模型。在此基础上结合参数化建模技术、有限元分析技术,分别以固定约束、简支约束和弹簧约束作为模拟约束条件,进行数值计算。回归出典型管路位移响应幅值、应力响应幅值简化计算公式中的各参数,进而获得管路系统抗冲击性能的工程简化计算公式。     

海底管道悬跨段的近壁圆柱绕流分析

海底管道靠近海床表面处受海流冲刷,管道与海床表面产生一定间隙,该间隙与管道直径的比值定义为间隙比。通过数值模拟和物理模型试验,研究间隙比对管道绕流的水动力特性的影响。物理模型试验中,六分力天平测得管道的阻力和升力,数值模拟研究管道尾流流态和旋涡发放频率。结果表明:间隙比低于某临界值时,海床的存在阻碍了剪切层与层外流动间的相互作用,抑制层内涡量的传递,下游旋涡得不到充分发展,发放频率有所降低;海床壁面加剧管道两侧压力分布不均匀,压力差增加,因而管道阻力和升力增大;间隙比高于某临界值时,海床的抑制作用逐渐削弱,旋涡脱落趋于规则,海床未对绕流产生较大影响,管道受力随之趋于稳定。该研究可为海流冲刷引起的海底管道悬跨现象的安全设计提供理论指导。