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海洋工程装备与技术  2015, Vol. 2 Issue (3): 196-200    
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基于疲劳寿命的海底管道自由悬跨分析
李秀锋,冯现洪
海洋石油工程股份有限公司,天津 300451
Subsea Pipeline Span Analysis Based on Fatigue Life
Xiu-feng LI,Xian-hong FENG
Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tianjin 300451, China
全文: PDF(2536 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

传统悬跨分析以不发生涡激振动和强度极限状态为原则确定最大可以接受的自由悬跨长度。随着水深的增加,悬跨处理的成本急剧增加,以疲劳寿命为准则可以显著地增加最大可接受悬跨长度,减少工程费用。介绍了海底管道设计过程中的悬跨分析方法和悬跨接受标准。提出在设计阶段以疲劳极限状态为接受标准,并结合有限元计算进行悬跨分析,可减少悬跨处理量,节约大量工程费用。

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李秀锋
冯现洪
关键词 海底管道自由悬跨涡激振动疲劳极限状态悬跨修正    
Abstract

Traditionally, span analysis determines the maximum allowable free span length based on the condition that no vortex induced vibration (VIV) will happen and the assumption of strength ultimate limit state (ULS). The cost of span mitigation rises rapidly with the increase of water depth. Free span analysis based on fatigue life could remarkably increase the maximum allowable span length and cut the engineering cost. We present the free span analysis method and criteria for subsea pipeline. Based on the engineering project which is the first time to use fatigue limit for pipeline design, the free span analysis is conducted by fatigue limit state (FLS) and finite element method, and the results minimize the number of span mitigation.

Key wordssubsea pipeline    free span    vortex induced vibration    fatigue limit state (FLS)    span mitigation
收稿日期: 2015-06-03      出版日期: 2016-01-21
引用本文:   
李秀锋,冯现洪. 基于疲劳寿命的海底管道自由悬跨分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2015, 2(3): 196-200.
Xiu-feng LI,Xian-hong FENG. Subsea Pipeline Span Analysis Based on Fatigue Life. Ocean Engineering Equipment and Technology, 2015, 2(3): 196-200.
链接本文:  
http://www.sjtuj.com/oeet/CN/      或      http://www.sjtuj.com/oeet/CN/Y2015/V2/I3/196
属 性 数 值
外径/mm 168.3
壁厚/mm 15.7
外防腐层厚度/mm 2.8
外防腐层密度/(kg·m-3) 930
管道长度/m 9379
设计压力/MPa 27.0
介质密度/(kg·m-3) 5.3
水深/m 357
剩余张力/kN 150
Table 1  海底管道的基本参数
Fig.1  海底地形剖面及悬跨长度分布
模态阶数 1 2 3 4 5
自振频率/Hz 0.228 0.476 0.762 1.098 1.493
单位管径位移下的应力/MPa 24.572 47.365 95.374 128.90 208.26
Table 2  单一悬跨的模态计算结果
Fig.2  最大连续悬跨
模态阶数 1 2 3 4 5
自振频率/Hz 0.091 0.182 0.216 0.277 0.369
单位管径位移下的应力/MPa 7.638 15.52 14.04 23.88 23.83
Table 3  连续悬跨的模态计算结果
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