SY／T 7053-2016 标准规范下载简介

SY／T 7053-2016 海底管道总体屈曲-高温／高压下的结构设计.pdf简介：

SY/T 7053-2016 是中国石油行业的一项标准，全称为《海底管道总体屈曲-高温/高压下的结构设计简介》。该标准主要针对海底管道在高温和高压工作条件下的结构设计进行了详细的规定和指导。

海底管道由于长期暴露在海洋环境中，会受到海水、温度变化、地震活动等多种因素的影响，其中屈曲是一个重要的考虑因素。屈曲指的是管道在受力状态下，其形状开始偏离直线而发生的变形。在高温和高压环境下，管道的材料性能、屈曲强度、稳定性以及耐腐蚀性等方面都会有所变化，因此设计时需要特别注意。

该标准可能涵盖了海底管道的设计原则、材料选择、结构形式、强度计算、安全裕度、维护与检测等方面的内容，旨在确保海底管道在高温/高压条件下能够安全、稳定、经济地运行，同时满足环境保护和使用寿命的要求。

具体的设计简介应包括但不限于管道的应力分析、温度效应的考虑、疲劳寿命的估算、抗腐蚀措施、以及应急响应和事故预防策略等。然而，由于文本限制，详细的结构设计内容仍需要查阅标准原文或咨询相关专业人员。

SY／T 7053-2016 海底管道总体屈曲-高温／高压下的结构设计.pdf部分内容预览：

1关于管道隆起抗力的一些关键问题和定

通常任何模型都可以用来计算荷载效应，只要能够证明其与较先进的方法相比，可以得到保守的 结果。实际上，分析模型可用于简单的管道形态，即露置于平坦海床上的管道（情况I）、埋设管道 （情况II)。对于露置于不平坦海床上的管道（情况IⅡI），以及比情况I和情况IⅢI形态更简单的管道， 通常要求采用先进的有限元方法进行多种分析。 对于所有情况，初始的管道形态对于管道最终阶段应力影响显著。考虑到量化过程的不确定性 对各种情况进行量化和合理化处理非常重要

应考虑管道建造和运行中所受到的所有荷载及这些荷载引起的反力。这些荷载分为以下类别： 功能荷载，包括固定荷载和可变荷载。 环境荷载。

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DB32／T 4011-2021 基层治理网格化管理考核规范.pdf运用有效轴力的概念来考虑内外压力的影响：

有效轴力包括管壁受力（轴向应力乘以钢管横截面面积）和内部/外部压产生的轴向力。采用此 有效力，管道的总体屈曲计算可以改而计算大气中的管道总体屈曲。对于进一步的讨论和运用，见参 考文献[3]和[4]。

5.2.3有效轴力的形成

管土轴向抗力的选择，将影响荷载效应计算和屈曲能力计算。 在接近管端的锚固区域，由于管道端部的膨胀，有效轴力从最大限制轴力S。开始减少，减少的 部分由管土之间的轴向摩擦力控制。因此，较高抗力会使得靠近管道端部受力增大，在该区域引发管 道屈曲。 对于管道隆起屈曲分析，锚固区的轴向摩擦力由于u而增加，这将导致有效锚固长度缩短。 同样的考虑适用于接近屈曲段的位置。该位置高轴向抗力将导致轴向力快速形成，可能诱发屈曲 段附近的缺陷位置产生新的屈曲段，值得注意的是，这可能有利于设计，因为这将诱发更多的屈曲， 对于每个屈曲段，挤少量将减少。 另一个相关的方面为后屈曲力。随着挤人量的增加，屈曲荷载将减少，但并不会直接降低到下 限。这说明在达到下限值之前，先获得了较高的接近屈曲的力，这可能引发管道曲

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式中： H铺设残余轴向力； △P一相对于铺设的内压差； T 一相对于安装时的温差。 管道内部温度的变化与周围温度的变化和内部温度的变化有关。 注：△P；是分析条件下与管道铺设时的内压差。由于安装时，内部压力通常为0，因此内压差通常为分析条件 下的内压。 该公式表示线弹性材料行为在分析上的准确预测，它将构成上限限制力。对于高利用、塑性材料，上述公式 作为经验公式对限制力预测偏保守。

5.3.2整体侧向屈曲（情况I)

对手静置在平坦海床上的海底管道整体侧向屈曲，在某些情况下可以采用解析法来分析。 不同的文献中提出了不同的理论模型，例如，Hobbs（见参考文献[1]），TaylorandBenGan（见 参考文献[2]）和Spinazzeetal（见参考文献[6])。然而，由于基于不同的假设，解析法存在着一些局 限性： 一 线弹性材料性能。 一采用库仑摩擦力来简化轴向和侧向管土相互作用。 一小偏转理论。 一 根据假定的屈曲模式确定初始形态和后屈曲形态。对于小初始缺陷，动荷载与假定的模型 形状有关，而该形态可能与实际的管道铺设形态不同

5.3.3隆起屈曲（情况IⅢ）

对于理设的管道，其侧向抗力通常远大于垂向抗力。因此，管道趋于向上运动并摆脱土壤覆盖 隆起屈曲）。这就要求设计一个足够的覆盖高度，以避免管道隆起屈曲，并使其保持在初始位置上。 同侧向屈曲一样，文献中提供了用于隆起屈曲分的解析法（见e.g.Palmeretal.的文章以及参考 文献[7]。以下线性关系用于支撑形状模型：

EI Sefr =(Rmax + w +k, ·wo) VK2.S.Wo

式中： Rmx一总土壤抗力； W。安装期管道的水下重量； 一（支撑）缺陷尺寸； EI一弯曲刚度； k,，k,一常数，由支撑形状情况的有限元结果确定，k,=2，k,=11。 上述公式与其他的分析方法一样，存在着局限性，适用于概念设计阶段。典型的局限性如下： 仅有线弹性材料性能。 很难描述任意缺陷形状。 假定土壤隆起抗力沿着整个缺陷长度分布，但这种情况在垂弯段不适用，在此区域，管道 向下移动的趋势，因此，此区域无土壤隆起抗力。 没有考虑到垂向土壤抗力一位移曲线。 不能说明循环荷载和可能的变。

5.4详细的有限元分析

通常宜运用非线性有限元方法来分析管道响应。有限元方法宜能够充分地描述物理现象和行为。 一般有限元方法应考虑到以下情况： 1）有限元程序具体内容： 非线性材料（钢）性能 应考虑非线性以及运用合适的屈服面和硬化准则考虑应力的二维状态（纵向和环向）。 应力一应变曲线基于屈服应力，极限强度基于，和于.指定的最小值，并考虑到现存的工程应 力，除非在该过程中明确要求平均值。应力应变曲线的选择应与采用的有限元程序一致。 大偏转理论。 偏转大于o.1rad的管道。 单元尺寸和类型。 管道单元类型应能够使环向应力和压力作用均匀分布，在可能发生屈曲位置，单元长度宜为 管径倍数，在直管部分单元长度更长。 2）建模： 管土相互作用。 管土相互作用的建模，通常使用一系列独立的非线性弹簧单元连接到管道上，或者当作接触 问题来建模。弹簧/接触面通过非线性的力 位移关系来描述，反映了管道受到外部土填 干涉时，作用于管道表面法向和切向力的组合。同时应考虑轴向和侧向不同的管土作用特性。 应仔细评估峰值抗力对管土抗力的影响。忽略轴向上的峰值抗力将导致过少的屈曲数量，过 长的锚固长度。 同见5.2.3和5.4.3。 初始管道形态。 管道屈曲模式（侧向屈曲、隆起屈曲或者两者的组合） 的扩展受至到铺设形状的影响。直管部 分为无应力状态。因此，宜从初始直管和无应力状态出发引入由实际（测量）或假定的缺陷 引发相关的屈曲模式。更多的细节见5.4.2。 对于与调查数据一致的埋设管道，铺设后的管道形状不能平滑化，而应运用管道的刚度 见5.4.2.2。 有效轴力累积。 见5.2.3。 分析相关的荷载顺序，包括循环荷载（如相关）。 在分析中宜考虑管道加载历程效应（充水、系统压力试验、脱水、关停一重新启动的循环 等）。同时在分析中宜评估循环荷载效应，以说明可能存在的应变累积效应或者减少弯矩。 3）其他： 有限元法分析失败。 有些隆起屈曲分析要求找到管土相互作用失效时采用的温度（T）。当轴向荷载不能增加或者 土壤的运动超过失效位移。时，管道不会发生隆起屈曲。 与水平运动有关的沉降。 由于诸如储藏耗尽造成的海床沉降，可能引起有效区域内管道的垂直和水平方向上的运动。 对于受到高轴向约束的管道，比如埋设管道，海床水平运动将产生较大的轴向力，导致管道 发生过应力屈曲。如果相关的话，这也应考虑。

5.4.2铺设形状模型化

对于情况I和情况ⅡI，建议采用铺设后数据进行分析，来验证设计。对于情况II，最终设计应基 于铺设后数据。 管道铺设后形状的建模包括缺陷的建模。不同的缺陷类型对于不同的情况是很重要的。所有的这 些应能够代表直管形状无应力条件。 对于情况I，平坦海床上的露置管道，水平面上的缺陷是主要缺陷，这些缺陷可能是已知的（所 考虑的/计划设置的初始缺陷/曲线）或者未知的。可能需要设置一个大于预期的缺陷，以促使管道 发生屈曲，使得所有的敏感性研究符合设计程序。 对于情况IⅡI，不平坦海床上的露置管道，主要缺陷在垂直面上。这些缺陷通常在设计阶段和铺设 后进行建模。然而，安装后调查可能降低水深测量的不确定性。 对于情况IⅢIGDJ 120-2020 PGC移动终端安全技术要求.pdf，埋设管道，垂直面上的直线度非常重要。在设计阶段， ，缺陷可能是不确定的，而 在管道铺设后，可以测量其直线度，因此可以确定缺陷 当管道的形状不确定，建议用完工后的调查资料（土壤性质、管土嵌人、自由悬跨长度和间隙 等）和合适的管土作用曲线（非线性力一位移关系）来校准结构模型。

5.4.2.2情况IⅢI—埋设管道

测量管道形状、实际覆盖高度和附加信息如平均海床和可能的挖沟几何形状，是安装后和埋设管 道隆起屈曲分析的重要内容 管道形状调查的不确定性非常重要 即管道垂向位置与测量误差有关，大约在0.1m~0.3m 对调查精度的估计宜基于一系列独立测量，并通过计算测量值的标准差来确定。然而，通常并不 这样做，而是基于经验和工程判断，ROV精度基于调查假设。

每个测量点的平均间距宜为直径的两倍，并且不超过1m。 必须对形状调查数据进行后处理，即将测量转换成数据列表，数据的平滑处理不宜由承包商进 。 而应由设计者进行，以确保原始数据处理的一致性。 数据“平滑”处理过程如下： 显然，应删除非物理数据。即与其他数据差异很大的单一点。 特征土壤刚度适用于保留点。 一无应力作用的直管道在铺设后或者挖沟铺设条件下（即正常铺设在海床上的空管，处于充水 状态时），在不受任何轴向摩擦作用下，会压缩土壤弹簧（视为接触问题）。宜将向下刚度作 为最优值，允许使用替代的模拟方法，也可以利用有限元程序的能力来模拟接触问题。 在该形态上，土壤弹簧并没有与管道接触，而是通过模拟管道周围土壤零应力状态来连接，

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5.4.3管土涉模型化

DB／T60-2015标准下载5.4.3.1情况I平坦海床

当管道铺设在平坦海床上时，宜注意轴向和侧向的管土作用。 侧向管土相互作用是管道侧向屈曲重要的参数，因为它既影响管道的动荷载（突破抗力），又影 向管道后屈曲形状。当管道开始侧向偏移且位移较小时，侧向的土壤抗力力由峰值控制。随着侧向位 多的增加，侧向土壤抗力将减少到低的残余值。在屈曲段边缘，侧尚抗力始终为峰值，这将影响管道 的后屈曲形状。大位移是屈曲段的特征，这控制着管道发生屈曲后的最终形态。轴向管土相互作用是 发生初始屈曲（荷载效应决定）时最重要的因素，而挤入长度则是后屈曲阶段最重要的因素。峰值抗 力与残余抗力之比可能也很重要。

对铺设在不平坦海床上的管道，在操作荷载下的运动以及管道后屈曲阶段的响应通常与复杂的 D管道性能和管土相互作用相关。管道初始形态是承受儿个屈曲的热膨胀还是形成1个单独屈曲的 几率取决于管道初始形状和管土相互作用。所有管土相互作用组成部分（轴向、侧向和垂向）在模型 中应进行合适的定义。 应重视管道铺设后形状的预测，包括水平面和竖直面内的形态，因为它决定了在运行条件下，沿 管道路由，何种管道屈曲的模式（水平、垂直或者两者的组合）先发生。此类详细建模必须基于对调 查数据的精确处理，