海洋非黏結(jié)柔性軟管金屬層失效機制研究進展

陳嚴飛，張 曄，馮 瑋，孫偉棟，劉 昊，何明暢，張恩勇

(1.中國石油大學(北京)油氣管道輸送安全國家工程實驗室/城市油氣輸配技術(shù)北京市重點實驗室，北京 102249；2.大連理工大學 工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國家重點實驗室，遼寧 大連 116024；3.中集海洋工程有限公司，廣東 深圳 518000；4.中海油研究總院，北京 100102)

0 引 言

海洋管道在深海油氣資源的運輸過程中起著非常重要的作用。非黏結(jié)柔性軟管具有各層間相對獨立且可相對移動、容易安裝等優(yōu)點，比傳統(tǒng)鋼制管道具有更好的柔性和適應性，成為深水長距離海洋油氣資源開發(fā)的必需管道[1]。

非黏結(jié)柔性軟管由管體、彎曲限制器等構(gòu)成。管體由金屬和聚合物材料制成，典型的非黏結(jié)柔性軟管管體各層主要包括骨架層、內(nèi)襯層、抗壓鎧裝層、耐磨層、抗拉鎧裝層和外包覆層。其中，骨架層、抗壓鎧裝層、抗拉鎧裝層為柔性軟管的金屬層。

2010年，在英國大陸架運營商報告的總共106條非黏結(jié)柔性軟管事故中，由軟管金屬層失效引發(fā)的事故占20%，其中，2/3發(fā)生在安裝期間，1/3發(fā)生在正常運行期間[2]。近年來，失效事故的種類和數(shù)量仍在不斷地增加，維修成本和損失的費用巨大。API RP 17B規(guī)范[3]提出9種最有可能在柔性軟管金屬層中發(fā)生的失效模式，包括壓潰、爆裂、拉伸斷裂、壓縮斷裂、過度彎曲、扭轉(zhuǎn)斷裂、疲勞、侵蝕和腐蝕。這些失效模式為柔性軟管的設(shè)計帶來了很大的挑戰(zhàn)。為了掌握和發(fā)展軟管設(shè)計技術(shù)，并能較好地對柔性軟管進行完整性管理，需要掌握軟管的失效模式和失效機制。……