LNG低温柔性管道内衬金属波纹管的概念选型设计

金属波纹管结构在现代工程的多个领域中均具有广泛的应用，作为一种重要的补偿元件，可在压力容器和管道系统中对结构的温度变化、机械位移或振动进行热补偿与位移补偿等。近年来，随着高技术船舶FLNG(Floating Liquefied Natural Gas)，即新型海上浮式LNG（液化天然气）生产系统的兴起与发展，金属波纹管结构也广泛地应用于LNG低温柔性管道中。作为低温柔性管道的内衬结构层，金属波纹管直接与低温传输介质接触，可起到承受管道内部压力、密封传输介质等功能。然而在实际工程中，波纹管结构的截面形状多种多样，不同管型的金属波纹管对应的力学性能差异较大，其概念选型设计尚缺乏系统性的研究。本文以最常见的U型、C型、Ω型等三种管型波纹管为研究对象，分别对这三种管型的金属波纹管进行多工况分析与关键性能指标对比，得到不同管型的金属波纹管结构在实际应用中所适用的工程背景，并认为U型波纹管是最适合LNG低温柔性管道内衬层的金属波纹管结构。     

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。