具有裂紋損傷的深水立管疲勞斷裂數(shù)值仿真研究.pdf

1、深水油氣勘探和生產(chǎn)活動(dòng)大大增加,是世界海洋石油天然氣工業(yè)發(fā)展的總趨勢(shì),中國(guó)海洋石油總公司已經(jīng)向世界公開招標(biāo)的深水區(qū)域水深為600～2000m。隨著水深不斷增加,深水開發(fā)技術(shù)裝備不斷面臨新的挑戰(zhàn),對(duì)于深水生產(chǎn)系統(tǒng)而言,立管系統(tǒng)作為連接水面浮式裝置和海底設(shè)備的導(dǎo)管,作用非常關(guān)鍵。負(fù)載中的深水立管,由于波浪、風(fēng)以及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)等因素引起的動(dòng)載荷是非常復(fù)雜的,焊接結(jié)構(gòu)的失效控制和可靠性是設(shè)計(jì)中需要考慮的重要因素。
　　 本文對(duì)立管環(huán)縫存在焊

2、接缺陷情況下的斷裂形態(tài)和疲勞壽命進(jìn)行了有限元分析,對(duì)立管焊接前的組對(duì)偏差造成的應(yīng)力集中和疲勞壽命的影響進(jìn)行了研究和理論驗(yàn)證。具體內(nèi)容包括：⑴研究了立管環(huán)縫存在焊接缺陷的情況下,不同應(yīng)力幅、缺陷處于不同位置時(shí)對(duì)裂紋擴(kuò)展形態(tài)和疲勞壽命的影響。通過有限元分析表明,裂紋擴(kuò)展形態(tài)與巴西COPPE/UFRJ的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合。⑵研究了立管在焊接前組對(duì)偏差造成的應(yīng)力集中和對(duì)疲勞壽命的影響。結(jié)果表明,較大的組對(duì)偏差使得應(yīng)力過于集中,對(duì)疲勞壽命的影響不容忽

3、視。⑶對(duì)立管系統(tǒng)主要部件、立管接頭主要連接方式進(jìn)行了介紹。對(duì)本文研究?jī)?nèi)容相關(guān)的國(guó)際上環(huán)焊縫疲勞壽命研究現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述。對(duì)海洋SCR立管J型鋪管工藝進(jìn)行了詳細(xì)的說明。⑷對(duì)現(xiàn)行國(guó)際立管環(huán)縫疲勞標(biāo)準(zhǔn)存在問題進(jìn)行了分析。指出BS7910標(biāo)準(zhǔn)過于保守,并通過仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。⑸介紹了現(xiàn)在常用疲勞斷裂軟件。鑒于FRANC3D軟件的教程案例過少,較為詳細(xì)的講解了該軟件的操作使用方法。本文通過有限元分析方法對(duì)缺陷導(dǎo)致的疲勞、立管組對(duì)偏差造成的應(yīng)力集中進(jìn)行