管道在深水高溫高壓的運(yùn)行環(huán)境中容易發(fā)生熱屈曲,加劇了海底管道的不穩(wěn)定性,甚至帶來(lái)管道破裂、油氣泄漏等一系問(wèn)題。因此,有必要對(duì)海底管道的熱穩(wěn)定可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。本文主要進(jìn)行了以下研究:(1)針對(duì)海底管道垂向屈曲問(wèn)題,考慮管道初始不直度和土的約束力的隨機(jī)性對(duì)海底管道屈曲的影響。假定管道初始不直度和海土約束力隨機(jī)性服從截?cái)喔咚狗植?推導(dǎo)出海底管道垂向屈曲可能性計(jì)算公式,計(jì)算得到不同的管道有效軸向力設(shè)計(jì)下的屈曲概率。利用概率公式計(jì)算得到允許概率下管道初始不直度和土的約束力的設(shè)計(jì)范圍。(2)考慮初始不直度和海土側(cè)向摩擦系數(shù)對(duì)海底管道側(cè)向屈曲的影響,假定其隨機(jī)性服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布,推導(dǎo)出具有一階模態(tài)形態(tài)初始不直度的管道側(cè)向屈曲可能性的計(jì)算公式,并基于蒙特卡羅模擬方法提出了一種計(jì)算聯(lián)合屈曲概率的方法。通過(guò)計(jì)算可以得到允許概率下管道初始不直度和海土側(cè)向摩擦系數(shù)的設(shè)計(jì)范圍。(3)通過(guò)對(duì)蛇形鋪設(shè)設(shè)計(jì)的原理研究發(fā)現(xiàn),偏移角度越大,側(cè)向摩擦系數(shù)越小,在預(yù)設(shè)位置發(fā)生屈曲的概率越高。假設(shè)管道鋪設(shè)偏移角度服從截?cái)喔咚狗植?推導(dǎo)出管道彎曲處屈曲概率的計(jì)算公式,有助于蛇形鋪設(shè)設(shè)計(jì)的可靠性評(píng)估。
【學(xué)位單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE973.92
【部分圖文】：

第 1 章 緒論82 攝氏度，鋪設(shè)水深 40 米，埋深 1.15 米。在投入使用后一年的年檢中檢測(cè)到距離平臺(tái) 300 米處管道發(fā)生垂向屈曲，暴露出海床 1.1 米，屈曲幅值達(dá)到 2.6 米現(xiàn)場(chǎng)管道接頭聚乙烯外管拉脫，導(dǎo)致接頭的密封作用失效，如圖 1.1 所示。調(diào)查導(dǎo)致該事故的原因?yàn)樵摴艿涝诼裰们霸粷O船拖網(wǎng)剮蹭，并在隨后的修復(fù)過(guò)程使管道留有初始幾何變形。最終為防止海水通過(guò)密封失效處進(jìn)入保溫層，更換其中 6 根管道。

第 3 章 管道垂向熱穩(wěn)定的可靠性設(shè)計(jì)垂向屈曲理論 經(jīng)典垂向屈曲理論海床隆起時(shí)管道受到垂直向上的力，如果該作用力大于管道的剛度約束力，管道將產(chǎn)生垂向位移，當(dāng)該位移過(guò)大或塑性變形過(guò)大時(shí)，曲[43]。對(duì)于埋設(shè)的海底管道，在高溫高壓的運(yùn)行環(huán)境下，如果管-土管道向上屈曲的軸向力，則管道向上拱起，容易引發(fā)垂向屈曲[44,45]obbs 在參考軌道屈曲分析理論基礎(chǔ)上，建立了單層管道垂向屈曲無(wú)限，如圖 3.1 所示，推導(dǎo)出計(jì)算屈曲波長(zhǎng)、軸向力、幅值的公式。在該定為小坡角變形且受到等于管道自重大小的均布載荷。管道屈曲頂零。

[46]，對(duì)管道發(fā)生屈曲的概率有很大影響。具有初始不直度的管道形狀如圖3.2所示。管道初始不直度可以通過(guò)管道初始不直度波長(zhǎng) w和不直度幅值 L 的比值來(lái)描述。本文只針對(duì)其中一種不直度形態(tài)的管道進(jìn)行熱穩(wěn)定的可靠性評(píng)估，為管道設(shè)計(jì)階段提供參考，使管道處于較高的可靠性水平。圖 3.2 管道垂向初始不直度形態(tài)Fig. 3.2 The initial upheaval imperfection shape of the pipeline
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