孙巧雷，冷先书 王晓龙，冯定，王哲 (长江大学机械工程学院 湖北省油气钻完井工具工程技术研究中心，湖北 荆州 434023)

当前，海洋油气资源的开发从近海走向远海，作为海洋油气运输的关键设备，海底管道的重要性日益得到体现[1,2]。随着水深和管道长度的增加，在高压低温条件下，海底管道很容易在输送内部介质过程中生成石蜡、水合物、固化颗粒等，造成管道堵塞[3]。

1973年，Pertamina首次在印尼海岸应用了管中管(pipe-in-pipe, PIP)结构。PIP结构由同心圆内管和外管组成，内管输送流体，外管提供机械保护，内管与外管之间可填充隔热材料，达到保温效果[4]。较强的海洋适应性和良好的石油天然气输送保护作用使PIP结构在海底管道工程中得以广泛应用。

在海洋PIP结构设计中，外管需抵抗外部拖挂、高压、瞬变流等引起的破坏，其设计和使用的安全性得到了广泛的关注。Kardomateas等[5]研究了外压下细长PIP圆柱外管弹性屈曲的求解问题；Kyriakides等[6,7]利用数值模拟方法，结合高压室内试验、均匀环压模型，对外压下PIP结构的屈曲传播现象进行了研究，提出了相关经验公式，并指出有缺陷的管道容易坍塌或弯曲；Sato等[8]提出了PIP截面弹性屈曲行为的精确求解方法，分析了PIP填充材料、内外管间距、管材的相对弹性模量对弹性屈曲行为的影响；Karampour等[9]提出了预测PIP结构中屈曲传播压力的解析与数值模型；Zheng等[10]建立并验证了单壁管道和管内管道在外部压力作用下的静液动压凹陷有限元模型；此外，康庄等[11]、Xu等[12]、张泽超等[13]分别对PIP结构的强度、断裂和屈曲等展开了研究。……