含腐蝕及橢圓度缺陷管道的動態屈曲傳播研究

李牧之，余建星，余楊，段晶輝，韓夢雪，李楊，于佳暉

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含腐蝕及橢圓度缺陷管道的動態屈曲傳播研究

李牧之1, 2，余建星1, 2，余楊1, 2，段晶輝1, 2，韓夢雪1, 2，李楊1, 2，于佳暉1, 2

(1.天津大學 水利工程仿真與安全國家重點試驗室，天津，300072；2. 高新船舶與深海開發裝備協同創新中心，上海，200240)

通過建立有限元模型對海底管道的真實工況進行數值模擬，計算準靜態條件下的管道壓潰壓力以及屈曲傳播壓力，并與管道全尺寸試驗結果以及DNV-OS-F101規范中的計算結果進行對比，驗證模型的準確性；在有限元模型中利用數據傳遞的方法將準靜態條件下管道局部壓潰的受力狀態傳遞到動態模型中，并對管道在動態條件下的變形特點進行探究；研究管道腐蝕深度、初始橢圓度以及加載的傳播壓力對屈曲剖面長度、屈曲傳播速度和反向橢圓度等管道動態屈曲傳播特征值的影響。研究結果表明：在加載壓力較小時，管道屈曲剖面長度隨壓力增大而減小；管道屈曲傳播速度隨著壓力和初始缺陷的增大而加快；管道反向橢圓度的出現會阻礙屈曲沿管道軸線的傳播，管道反向橢圓度隨壓力增大而增大。

海底管道；動態傳播；初始橢圓度缺陷；片腐蝕缺陷

海底管道作為海上油氣田的“生命線”，始終處在深海高壓的工作環境中，一旦局部發生腐蝕或落物撞擊等意外事故而導致管道性能下降，將發生局部壓潰，這種壓潰變形將沿著管道長度方向發生屈曲傳播現象[1]屈曲傳播會從發生局部壓潰的位置開始，沿著管道軸線一直向下傳播，直到外部環境壓力低于屈曲傳播壓力或遇到局部加強結構為止。……