Current-induced scour beneath initially elevated subsea pipelines

When a subsea pipeline is laid on an uneven seabed, certain sections may have an initial elevation with respect to the far-field seabed, e_o, and thus potentially affecting the on-bottom stability of the pipeline. This paper focuses on quantifying the effects of the upstream dimensionless seabed shear stress, θ_∞, and Reynolds number, Re, on: (1) the maximum dimensionless seabed shear stress beneath the pipe, θ_max, to be compared to the critical shear stress in order to determine whether scour would occur and progress towards an equilibrium state; and, (2) the dimensionless equilibrium scour depth beneath the pipe, S_eq/D. Using a 2-D Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) approach along with the k-ω Shear Stress Transport (SST) turbulence model, a parametric study involving 243 computational fluid dynamics (CFD) simulations was conducted. The simulation results were used to develop a closed-form equation for the prediction of θ_max. Subsequently, experimental measurements of S_eq/D have been compiled from published literature, to develop a new closed-form equation for the prediction of S_eq/D with a high correlation to the experimental data. In summary, we present two closed-form equations for the prediction of θ_max and S_eq/D for pipelines with an initial e_o/D, which are applicable for both clear-water and live-bed conditions. The effects of θ_∞ and Re have been included, albeit Re having a small influence as compared to the other parameters.     

轴压作用下双金属复合管组合作用与承载力分析

为探究轴压作用下双金属复合海底管道的组合作用与承载性能,对双金属复合海底管道进行了试验研究和理论分析。开展了不锈钢衬管材料性能试验,对比了国际主流不锈钢本构关系模型和试验结果。利用ABAQUS建立了精细化的双金属复合管道轴压试验有限元模型,系统研究了关键参数如复合工艺产生的环向复合应力、钢管初始缺陷幅值等对双金属复合管在轴压作用下力学性能的影响规律。通过对比已有轴压双金属复合管道试验结果,验证有限元模型。基于验证的有限元模型,对轴压作用下双金属复合管道的组合作用以及径厚比和材料强度对承载力的影响进行了分析。结果表明双金属复合管道的轴压极限承载力主要取决于基管的截面屈服荷载,并随着管径和材料强度的提高而增大。并依据分析结果对双金属复合海底管道的设计提出建议。     

广度优先算法在爆管分析中的优化与实现

爆管分析是城市地下管线管理系统中的一个重要内容,但目前多数地下管线管理系统采用的爆管分析算法和管线数据结构难以提供最优的爆管分析解决方案。先利用Geodatabase网络数据模型将管线数据建模为逻辑网络和几何网络,并在管线数据模型中明确表达管线中资源的流向,一体化集成存储管线数据;再利用ArcEngine相关网络访问接口扩展优化传统的广度优先算法,以实现有流向环状管线的爆管分析功能。     

国外深水钢悬链线立管研究发展现状

介绍国外在新型深水立管系统--钢悬链线立管关键技术方面的研究发展现状,论述浮体一、二阶运动对钢悬链线立管疲劳寿命的影响、浮体升沉运动对钢悬链线立管触地点疲劳寿命的影响;钢悬链线立管与海底相互作用机制的实验研究及结果;钢悬链线立管涡致振动与疲劳的研究现状.并简要论述钢悬链线立管触地点问题的研究结论.     

海底双层管单层连接管道结构受力分析

粘性高的海洋石油通常需要通过海底保温管道加温输送.温度变化会引起管道变形,并在管壁内产生较大的温度应力.同时,管道正常运营期间还受到管道内压、外压、管内流体粘滞力和土体摩擦力等环境荷载的作用.复杂的环境可能导致海底管道轴向应力过大发生破坏.为了提高铺管效率,提出了双层管单层连接管道这一特殊管道形式,并从理论上分析温度变化和环境荷载对该管道的影响,计算正常运行时管道不同位置处横截面内最大Von-Mises应力.最后得到了Von-Mises应力沿管道轴线分布情况,发现内管和单层连接管的应力一般比外管大,变径管和内管的焊缝处是Von-Mises应力最大的地方.     

山东五莲七宝山窑头隐爆角砾岩筒矿化特征及意义

五莲七宝山地区岩浆活动频繁,具有多期次岩浆活动。环状断裂与辐射状断裂发育,形成七宝山复式火山机构。隐爆角砾岩是火山活动的产物,具有良好的成矿机制和控矿作用,窑头隐爆角砾岩筒成矿时代为燕山晚期。对窑头隐爆角砾岩筒的产状、分布、规模、围岩蚀变等地质特征进行了分析,推断窑头铜（金）矿为隐爆角砾岩型低温热液小型矿床。     

深海管道钢的腐蚀疲劳裂纹扩展特性试验研究

采用侧壁开槽型CT试样,分别在空气和3.5%NaCl溶液中进行腐蚀疲劳裂纹扩展试验,研究海底管道用钢X65在海水腐蚀环境下的腐蚀疲劳裂纹扩展特性。为保证试样既能满足腐蚀疲劳试验机的夹具要求,又可控制裂纹沿直线方向扩展,采用侧壁开槽技术对CT试样进行改进;利用有限元软件ABAQUS,建立三维模型,验证了对于侧壁开槽型CT试样,可以采用ASTM标准推荐的应力强度因子表达式对改进后CT试样开展数值计算。利用YYF-50腐蚀疲劳试验装置开展试验,试验结果表明:和惰性环境相比,腐蚀环境不仅会加速X65钢的裂纹扩展速率,还会降低腐蚀疲劳体系下裂纹扩展的门槛值;在腐蚀体系下存在裂纹扩展的稳定阶段,可采用Paris公式对其腐蚀疲劳裂纹扩展速率进行预测。     

土体约束对海底管道整体屈曲的影响机理研究

高温高压下海底管道的整体屈曲稳定性分析是管道设计的重要组成部分,而选取多长的管道进行分析对其整体屈曲稳定性结果影响显著。依据临界管长将管道分为"长管"与"短管",基于动力显式分析方法,揭示了长管与短管在发生整体屈曲过程中,屈曲幅值与波长、管壁轴向压力、轴向应变及轴向位移的变化规律;研究了土体约束力影响管道临界长度的规律性,分析了土体约束力系数对长管与短管整体屈曲变形的影响。研究发现,土体约束力对短管的整体屈曲行为影响显著,短管的整体屈曲幅值随土体约束力系数的增大呈现先增大后减小的趋势。该项研究对区分不同长度管道的整体屈曲类型进而采取有效防控措施具有重要参考价值。     

深水铺管船托管架疲劳分析及动态监测点选取研究

作为S型铺管作业的关键性装备,托管架长期承受着交变载荷的作用,随着海洋开发向超深水发展,结构疲劳破坏问题不容忽视。采用疲劳谱分析的方法并结合线性累积损伤理论,对托管架结构频域下的变形进行了分析,计算了正常海况下和极端海况下托管架疲劳损伤度并对疲劳寿命进行了评估。研究发现托管架在正常海况下作业符合安全要求,在极端海况下局部结构会受到破坏。并从托管架结构安全监测角度,筛选了结构疲劳分析关键点位,为监测点位的选取提供了依据。     

喷涂聚脲弹性体技术在海港码头预应力大管桩上的应用

针对北仑电厂预应力大管桩表面潮湿,需候潮作业,施工条件复杂,施工作业时间短的特点,从表面处理、参数的设定、喷涂施工、质量控制及验收和存在问题及解决方案等方面,介绍了喷涂聚脲弹性体技术在已建海港码头预应力大管桩表面防腐保护工程中的应用情况。可为类似结构物的设计、施工、维护及管理提供参考。