基于ANSYS分析的帶腐蝕海底管道強度計算

梁 鵬，龐洪林，萬宇飛，王文光，王安達

(中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津 300459)

0 引 言

自20世紀70年代我國海底輸油管道敷設開始，迄今海底管道的建設已有40多年的歷史[1]。目前，海洋油氣輸送主要采用鋼制管道，海洋環境復雜，管道內部有高壓油氣通過，外部承受風、波浪和海流載荷作用，一旦發生泄漏，可能造成巨大的經濟損失和生態破壞，甚至導致人員傷亡。目前部分已投入運行的海底管道已不同程度地出現問題，尤其當海底管道進入中后期服役階段時，損傷失效率和油氣泄漏事故逐年提高。在引起海底管道失效的常見因素中，腐蝕是主要原因之一[2-3]。盡管釆取多種防腐措施，但隨時間推移管道腐蝕部位壁厚減薄，管道失效概率逐漸增大[4-8]。根據腐蝕的不同位置，將腐蝕坑分為外部腐蝕坑、焊縫處腐蝕坑和內部腐蝕坑，如圖1所示。本文針對內部腐蝕坑展開研究。

圖1 鋼質海管不同位置處腐蝕示例

從20世紀70年代以來，國外對腐蝕海底管道進行了一系列理論和試驗研究，從廣泛使用的ASME B31G到后來的基于全尺寸爆破試驗的DNV RP-F101方法以及基于有限元分析的PCORRC等方法[9-13]，逐漸形成了腐蝕海底管道剩余強度評價規范和體系。1999年，英國燃氣公司 (BG)和挪威船級社(DNV)合作開發了對含有腐蝕缺陷的管道進行評估的規范 (DNV-RP-F101)，并于2004、2010、2015年對該規范進行更新。該規范不僅可用于只有內壓作用下的腐蝕缺陷評估，而且還可用于內壓和縱向壓應力組合作用下的腐蝕缺陷評估。……