海底管道设计壁厚和计算壁厚的选取1

海底管道设计壁厚和计算壁厚的选取1

　刘英宝,等　海底管道设计壁厚和计算壁厚的选取　　　　　　　　2003年8月 　　　　　　　　　　　　　38 文章编号:1001-4500(2003)04-0038-03

海底管道设计壁厚和计算壁厚的选取

刘英宝1,王德禹1,冯春健2

(1.上海交通大学上海200030;2.胜利油田有限公司设计院东营257026)

　　摘　要:根据最新DNV2000海底管道设计规范和有关文献,对在海底油气管道的设计中关于设计壁厚以及计算壁厚的选取问题做了探讨和研究,并提出了一些建议。　　关键词:海底管道;设计壁厚;计算壁厚　　中图分类号:P756　　　　　　文献标识码:A

1　前言

　　目前在我国胜利油田埕岛海区,已经建设各类海洋平台多座,海底各类输送管道(包括输油,注水,输气等介质)100km,,为胜利油田的可持续发展作出了很大的贡献。

海上工程风险高,施工技术要求苛刻,。海底管道,结合。壁厚是管径以,应考虑多方面的因素。以管径为219mm单壁管道为例,1mm,每公里管道的重量就要大约增加5.1t,此外还关系到海底管道安装方法的选择,以及经济投资的决策。经济合理的壁厚数据,反映了海底管道工程的设计、制造以及安装水平。

目前,我国的海底管道设计者主要依据DNVl981版海底管道设计规范,等同使用,还有CCS1992版《海底管道设计规范》。在以上规范规定中,对于设计壁厚和计算壁厚的规定很少,且很笼统。技术人员在工程设计中都是根据经验选取,存在很大的随意性。在DNV2000版中,基于概率极限设计方法,对于管道的壁厚选取有较明确的规定,这样设计者可以有章可循。

本文主要针对海底管道的壁厚设计问题做些技术探讨。

2　海底管道的设计壁厚

　　由于海底管道特殊的工作环境,应严格要求管壁不出现泄漏,尤其是输送油气介质的管道,管壁一旦泄漏,会造成大面积的海洋环境污染,且维修困难。规范规定,管道应定期(比如1年)进行在线检测,其中包括沿线冲刷、管内外壁的腐蚀及焊缝缺陷等。由于目前还没有足够的技术力量,还很难做到定期检验,所以提高管壁厚度,增加安全裕度很有必要.胜利油田正在着手研究海底管道的水下检测技术。

根据施工和设计的经验,对于中小管径的管道,和海水的相对密度相比,在空管的状态下,在1.0～2.0之间为宜,如果相对密度超过2.0,会给管道铺设造成困难,如果小于1.0,施工时,应采取一些稳管措施,比如管内冲水。在运行和维修期间,不得将管内排空,这样给生产管理带来很多弊端。

对于存在偶然荷载、落体和其它外部荷载作用的海底管道,并且没有相应的安全措施,当管径等于或超过219mm,安全区划分为高危险区并且所在区域为2区时,管道的壁厚应不小于12mm。

3　海底管道的计算壁厚

　　(1)计算抵抗压爆的能力,主要是管道内外的压力,包括外部静水压力和管内流体的压力。

收稿日期:2002209215

作者简介:刘英宝(19722),男,在职博士生,从事海洋工程结构动力学研究。

海底管道设计壁厚和计算壁厚的选取1

第18卷　第4期　　　　　　　　　　　　　中　国　海　洋　平　台　　　　　　　　　　　　　　　　 39

比如管子在工厂内进行静水压试验,检验管子本身会不会出现渗漏和渗水现象;海底管道投产前,做管段或者整条管道的水压试验,检验整个管路是否严密不漏。此种情况的计算壁厚采用

t1=t-tfab

对于操作期的计算壁厚:　　　　　　　t1=t-tfab-tcorr

式中:t为管子的设计壁厚,即公称壁厚(不考虑腐蚀裕量);t1为管子的计算壁厚;tfab为管子的制造误差;tcorr为管子的腐蚀裕量。

(2)计算管道抵抗压力之外荷载的能力,比如拖曳力,管道的弯曲等时;在计算起吊、铺管船铺管或者海上拖管等施工应力分析时,计算壁厚取:　　t1=t

其它的情况取　　　　　　　　　　　　　t1=t-tfab。

(3)在计算管道的水下重量,校核海底在位稳定性时,一般宜减掉腐蚀裕量,计算壁厚:

t1=t-tcorr。

4　算例

　　以胜利埕岛油田的一条典型的管径为219mm,水深约10m,连接两座卫星平台,长度为1km左右,设计寿命。

由于输油管道需要保温,,×12,外管 325×12,材质选用API5LX52等级。,避免了直接和海底土壤接触,且管道埋设到泥面以下1.5m,,D/t的数值分别为18.25(内管)与27.08(外管),是合适的1.85,管道的在位稳定性较好,且易于铺设。对于内管:t=12mm,tcorr=3mm(注:只考虑管道的内腐蚀裕量),tfab=12.5%t。

对于外管:t=12mm,tcorr=0,tfab=12.5%t。(1)管道的环向应力计算壁厚

操作工况t1=t-tfab-tcorr、再启动工况t1=t-tfab和试压工况t1=t-tfab结果列于下表:

工况

内管外管

操作7.5mm10.5mm

再启动10.5mm10.5mm

试压10.5mm10.5mm

　　(2)在计算管道由于温度、土壤压力和地震引起的纵向应力时,计算壁厚取为t1=t-tfab,对于内、外管均为10.5mm。

(3)在校核管道的屈曲和压溃时,计算壁厚取为t1=t-tfab-tcorr,内、外管的数值分别为7.5mm和10.5mm。

(4)在计算起吊和海上拖管等施工应力分析时,计算壁厚取为t1=t,内外管的数值均为12mm。(5)校核管道的水下重量时,计算壁厚取为t1=t-tcorr,内、外管的数值分别为9mm和12mm。

(6)在厂内静水压试验和投产前的水压试验,计算所需要的压力时,计算壁厚取为t2=t-tfab,对

于内、外管均为10.5mm。

5　结语

　　由于海底管道属于薄壁壳体结构,在管道的计算和研究方面,壁厚的选取至关重要,同样它对于工程投资也有很大的影响。本文主要针对海底管道壁厚的设计和选取问题做了些探讨和研究,可供海底管道设计者参考和商榷。

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选定设计壁厚时,应综合考虑设计、制造、焊接、安装以及管道在位操作和维护等多方面的因素,力求经济合理,安装方便。在选取计算壁厚时,应按照概率极限状态设计的原则,保证一定安全裕度和可靠性,对设计壁厚做出合理的调整,然后进行校核计算。作者建议,在我国新海底管道规范的编制中,应增加计算壁厚的相关内容,使设计和研究者在工作中做到有章可循,力求统一,避免盲目性。

参考文献

[1]　中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T4804-92海底管道系统规范[S].1992.[2]　DNV.RulesforSubmarinePipelineSystem[S].1981..[3]　DNV.OffshoreStandardOS-F101SubmarinePipelineSystems[S].2000.

TheSelectionofWallThicknessinDesignofSubmarinePipeline

LiuYing2bao,WangDe2yu

(ShanghaiJiao2tongUniversity,Shanghai,200030,China)

FengChunjian

(ShengliEngineeringandResearch,DAbstract:　AccordingtotheOffshorestandardOS2F101publishedbyDnVre2

centlyandotherrelativepapers,TherightselectioneitheraccordingtodesignRulesorbytheoreticalcomputationarestudiedandSaregivenbyauthorsinthispaper.Keywords:　submarinepipeline540亿美元

　　预计在2002～5年内全球将新建50,000km的海上油气管道。较前5年增长44%,需要投资536亿美元。其中3个区域主导着海上管道市场,几乎占预测管道里程的60%和投资的50%以上。西北欧居主导地位,预计投资为114亿美元;亚太位居第二,为95亿美元;美国墨西哥湾82亿美元,位居第三。

在2002～2006年的未来5年内,将新建 …… 此处隐藏：2856字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……