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海洋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-海洋立管設(shè)計(jì)與分析(編輯修改稿)

2025-07-12 19:27 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 膨脹接頭等多種用途。柔性管是由不同材料構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。根據(jù)各層材料結(jié)合方式的不同,大致可以分為粘結(jié)和無(wú)粘結(jié)兩種結(jié)構(gòu)。其中,粘結(jié)柔性管主要是合成橡膠和金屬材料粘合在一起,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但工藝復(fù)雜;而無(wú)粘合柔性管主要是聚合物和金屬材料組成,層間允許滑動(dòng),其中外層和內(nèi)管為聚合物材料,保證流體完整性。由于柔性管具有抵抗大變形、抗腐蝕、安裝方便、可回收等優(yōu)點(diǎn),在海洋油氣開發(fā)中的應(yīng)用越來(lái)越廣。海洋深水柔性管常用無(wú)粘合柔性管,如圖 2 所示。 圖 2 海洋工程中常用的柔性管 柔性立管的附屬構(gòu)件 柔性管終端構(gòu)件是柔性管與其他結(jié)構(gòu)連接的重要組成結(jié)構(gòu) , 主要功能是將柔性管鎧裝層的荷載傳遞到其他支撐結(jié)構(gòu)上,同時(shí)能保證聚合層的密封性。 為了形成柔性立管懶波形狀,需要再起底部安裝浮力塊。浮力塊主要由兩部分組成:內(nèi)置卡子與復(fù)合泡沫體。另外,為防止柔性立管在于浮式結(jié)構(gòu)頂部連接位置發(fā)生過(guò)度彎曲,常會(huì)用到彎曲加強(qiáng)構(gòu)件,它可以加大柔性立管的剛度,防止立管承受過(guò)大彎曲而超過(guò)最小許用彎曲半徑而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。 柔性立管面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn) 柔性立管在海洋工程中應(yīng)用廣泛 , 但仍存在著諸多 技術(shù)挑戰(zhàn) ,如表 3 所示。 表 3 柔性立管面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn) ( 1)柔性管的成本 ( a)原材料相當(dāng)?shù)陌嘿F; ( b)加工工藝較為復(fù)雜; ( c)接頭和其他附屬設(shè)備需專門定制; ( 2)柔性管的管徑 ( a)多層結(jié)構(gòu); ( b)結(jié)構(gòu)鎧裝層和骨架層等限制; ( c)柔性管的管徑一直較小; ( 3)柔性管不耐高溫高壓 ( a) 多層結(jié)構(gòu)性質(zhì); 自由站立式立管( Free Standing Riser) 頂部張緊式立管沒有能力順應(yīng)較大的浮體漂移, 隨著水深的增加 ,頂部預(yù)張力的補(bǔ)償也變得越來(lái)越困難 ,更難以容納浮體的升沉運(yùn)動(dòng)。柔性立管雖然可以順應(yīng)浮體的漂移和升沉運(yùn)動(dòng) , 但大直徑柔性立管許多技術(shù)問(wèn)題目前還無(wú)法解決 , 且柔性立管的成木高 , 不適用于高溫高壓條件。這迫使人們不得不尋求一種深水立管的成木有效的解決方案。 自由站立式立管 是一種新概念的立管類型 , 其主體部分是與海底垂直的剛性立管 , 頂部由浮力筒提供浮力 , 連接于轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu), 浮力筒底部的跨接軟管將剛性立管與船體連接起來(lái)。這種立管結(jié)構(gòu)能夠?qū)傂粤⒐芘c船體的運(yùn)動(dòng)相分離 , 大大的減小了立管的偏移。自由站立式立管是在深水和超深水應(yīng)用中非常具有競(jìng)爭(zhēng)力的一項(xiàng)技術(shù) , 它可以應(yīng)用于多種生產(chǎn)船 , 并且在多種環(huán)境條件下使用。在安裝過(guò)程 中使用全焊接設(shè)計(jì)以及拖曳方法 , 可以減少材料和安裝費(fèi)用 , 并且能夠提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 二、 海洋立管設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 海洋立管的工程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)階段的劃分 海洋立管的設(shè)計(jì)通常按以下的步驟進(jìn)行: ( 1)概念設(shè)計(jì),該階段設(shè)計(jì)的主要目的是確定技術(shù)可行性 , 確定下一設(shè)計(jì)階段所需的信息 ,進(jìn)行資本和進(jìn)度估計(jì) , 經(jīng)常被稱為 “方案選擇 ”。 ( 2)初步設(shè)計(jì),該階段的主要任務(wù)是進(jìn)行材料選擇和確定壁厚確定立管的尺寸執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)范校核準(zhǔn)備授權(quán)應(yīng)用?;痉桨感枰谶@個(gè)階段定稿 , 也稱作 “確定階段 ”。 ( 3)詳細(xì)設(shè)計(jì),該階段的所有設(shè)計(jì)工作需要足夠詳細(xì)以進(jìn)行采購(gòu)和制造。而且 ,工程過(guò)程、說(shuō)明書、測(cè)試、勘測(cè)和制圖等工作需要全面開展。這個(gè)階段也稱作 “工程執(zhí)行階段 ”。 設(shè)計(jì)流程的確定 設(shè)計(jì)流程的主要目的是以設(shè)計(jì)基本數(shù)據(jù)(設(shè)計(jì)壓力和溫度、油田數(shù)據(jù)和產(chǎn)品處理數(shù)據(jù))為基礎(chǔ)確定最優(yōu)化的立管設(shè)計(jì)參數(shù)。下列參數(shù)是最重要的 : ( 1)基于流動(dòng)保障性分析的立管尺寸內(nèi)徑; ( 2) 基于管道存在性、成本和焊接的管道
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