李秀美 陈国明 李 伟 张慎颜 葛玖浩

(中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心 山东青岛 266580)

超深水水下分离器嵌入式接管马鞍形焊缝应力集中系数分布规律研究*

李秀美 陈国明 李 伟 张慎颜 葛玖浩

(中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心 山东青岛 266580)

针对超深水水下分离器接管焊缝应力集中问题，考虑深水高外压载荷工况，引入子模型技术，提出了嵌入式接管焊接结构分析方法，基于路径映射技术研究了水下分离器样机马鞍形焊缝焊趾处的应力集中系数分布规律，并分析了切割孔半径、焊趾倾角和焊趾过渡圆弧半径等3个几何参数对马鞍形焊缝焊趾应力集中系数分布的影响，结果表明：水下分离器样机不同接管焊趾应力集中系数分布不同，接管位置对焊趾应力集中系数分布没有影响；切割孔半径决定焊趾应力集中系数分布形式，减小焊趾倾角，增加焊趾过渡圆弧半径能够改善焊趾处的应力集中，但焊趾过渡圆弧半径作用有限。以所研究的水下分离器样机为对象，设计了高压舱实验，制定了测点贴片方案，捕捉到了接管焊趾处应力集中系数分布特征点，而且数值分析结果与实验结果吻合较好，表明本文构建的数值模型具有较高精度，可为嵌入式接管结构设计提供参考。

超深水；水下分离器；嵌入式接管；马鞍形焊缝；应力集中系数；几何参数；高压舱实验

深水水下分离器可在海底完成气液分离和油水分离，有效解决深海油气生产带来的流动安全保障与经济效益的平衡问题[1]。……