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0 引 言

钢悬链线立管(Steel Catenary Riser, SCR)概念是在20世纪90年代提出的，经过20多年的发展，现已成为深水开发的首选立管形式。与顶部张力立管、柔性立管相比，SCR具有成本低、结构简单、无需顶张力补偿、对浮体的漂移运动和升沉运动的适应能力强、适用于高温高压环境等优点[1-2]。随着深水开采活动的大量增加，SCR必将得到越来越广泛的应用。目前，SCR已经被成功应用于多个国外项目中，但是在国内鲜有实例，因此开展相关研究具有重大意义。

深水SCR由标准长度的钢管焊接而成，虽然结构形式比较简单，但是其在深水服役过程中，受波浪等循环载荷的作用易产生疲劳失效问题。本文通过工程临界评估(Engineering Critical Assessment, ECA)断裂疲劳评定方法，运用Crackwise软件[3]，对SCR环焊缝的临界缺陷尺寸进行计算。同时，开展了临界缺陷尺寸对两种常见焊接缺陷(错边和角变形)的敏感性分析。

1 ECA断裂疲劳评定方法

ECA断裂疲劳评定是建立在断裂评定和疲劳评定的基础上对结构同时承受静载荷与动载荷情形下的评定，其本质是将两种情况的评定合二为一。因此，断裂疲劳评定具体分为两部分：疲劳裂纹扩展与裂纹扩展的同时对现行裂纹进行断裂安全评定，直到裂纹尺寸达到临界值。具体来说，ECA疲劳评估是将实际缺陷理想化为尖锐的裂纹，然后用断裂力学中的裂纹扩展速率的定律对其从初始裂纹a0到临界裂纹af进行积分，得出裂纹的扩展寿命N，如果疲劳寿命N已经达到设计疲劳寿命而裂纹的极限尺寸还没有达到，则该缺陷可以接受，反之则不能接受。……