党学博,李怀印,马华伟

(中国石化石油勘探开发研究院,北京100083) *

双层管单层连接管道温度应力分析

党学博,李怀印,马华伟

(中国石化石油勘探开发研究院,北京100083)*

为了提高海底管道的铺设效率,提出了双层管单层连接管道结构,并研究了其在正常运行时的温度应力。从理论推导出管道内温度分布的计算公式,与数值模拟结果吻合较好。采用有限元方法模拟了管道连接处的温度应力,发现最大VonMises应力出现在变径管与单层连接管的焊接处,且内管温度变化越大,壁厚越厚,单接管长度越短,管内VonMises应力越大。研究结果对双层管单层连接管道结构设计有指导意义。

海底管道;双层管单接法;温度分布;应力

海底管道是海洋油气资源开发的重要组成部分,目前主要有单层和双层2种形式。单层管主要用于等温输油;双层管用于加热保温输油[1]。由于我国近海海上油田生产的原油多为高黏度稠油,海底管道宜采用双层保温管结构形式[2]。双层管在海上施工过程中焊接工艺复杂,施工速度缓慢,费用较高。本文提出了一种改进的管道连接形式——双层管单层连接结构[3],施工时只需要焊接1道焊缝就能把2个预制管段连接起来,简化了海上作业程序,缩短了焊接和检测时间,铺管速度较快。本文研究了这种管道结构在正常运行期间的温度分布和温度应力。

1 结构形式

双层管单层连接结构以双层钢管为主,内管比外管略长,在每段双层管的两端利用变径管将内、外管连接起来,内、外管之间填充保温材料[4],海上施工时只需将管道两端凸出来的单层管焊接起来。……