柔性柱体结构涡激振动研究进展及难点

国内外学者关于亚临界区间单柱体或者多柱体结构涡激振动机理研究已经取得了很多成果,发展较为成熟。工程中大型柱体结构及其系统部分,甚至大部分运行工况都是在超临界、过临界区间,但目前国内外在超临界、过临界区间的柱体结构的涡激振动研究非常少。同时,站在大系统的角度,考虑系统各部件与柱体结构间多体耦合作用下的超临界、过临界涡激振动研究更少。本文以海洋立管、风力机柔塔为例,总结目前柱体涡激振动计算方法主要进展和难点问题,并针对涡激振动研究的发展趋势进行展望和提出解决难点问题的建议。

基于能量竞争载荷模型的海洋立管双向涡激振动时域预报方法研究

海洋立管是深海油气开发中用于连接海底井口和水面浮体的唯一通道。立管在洋流作用下极易发生涡激振动(vortex-induced vibration,简称VIV),发展快速经验性涡激振动时域预报方法对立管的安全设计具有重要意义。通过柔性立管模型试验,结合载荷重构方法和最小二乘法,识别建立了能量竞争载荷模型下的经验水动力载荷系数模型。应用识别建立的经验水动力载荷系数模型,发展形成了海洋立管顺流向及横流向双向涡激振动时域预报方法。将预报结果与试验结果对比,结果表明:基于能量竞争载荷模型的海洋立管双向涡激振动预报方法能够有效预报海洋立管涡激振动主导模态、主导频率、流向平均位移响应和涡激振动位移响应等力学行为特性。研究成果对发展更为有效的涡激振动预报手段具有有益参考。

翼型尾流干涉下的柱体结构涡振特性研究

翼型尾流干涉下柱体结构涡激振动(vortex induced vibration,VIV)特性的准确预测是翼型-柱体耦合结构振动控制研究的关键。为了研究翼型位置参数对柱体结构涡激振动特性的影响,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)、结构动力学以及嵌套网格技术建立翼型-双自由度柱体耦合结构的流固耦合动力学仿真模型。通过与国外文献试验数据对比,验证了该研究建立的数值模型的准确性。计算结果表明,在较小的约化速度下翼型尾流干涉的柱体横向振幅和频率比微小于单柱体,约化速度较大时会大于单柱体。不同的翼型与柱体之间的距离会使柱体横向振幅和频率比发生变化,在距离为3D时取得最大横向振幅。不同攻角的翼型也对柱体的影响不同,柱体的横向振幅和频率比在攻角为100°时取得最小值。

聚氨酯弹性体海管节点保温材料的开发

以聚四氢呋喃二醇、端羟基聚丁二烯、液化二苯基甲烷二异氰酸酯为基础原料,研究了—NCO含量和多元醇组分对聚氨酯弹性体材料的影响,并探讨了聚氨酯弹性体材料与玻璃微珠复合聚氨酯弹性体材料的界面黏结性能,通过大量的实验测试,采用半预聚体法合成了聚氨酯弹性体海管节点保温材料,形成了材料配方,其中多元醇(-OH)组分与异氰酸酯(—NCO)组分比例为100∶68,材料导热系数0.191W/(m·K),材料具有良好的耐温性能,最高长期使用温度可达115℃,玻璃化转变温度为-46℃。

海洋管道湿式保温技术国产化研究

通过对管道湿式保温复合聚氨酯原材料、浇注设备、成型模具、浇注工艺的研究,中海油能源发展股份有限公司管道工程公司在国内率先研制出湿式保温管道,保温材料经性能测试达到了国外同类产品水平,实现了海底管道和立管湿式保温的国产化,为海洋管道湿式保温技术的国产化奠定了基础。

利用铁酸镍控制二氧化钛结构相变提高其光催化性能研究

分别采用共沉淀法和溶胶-凝胶法制备铁酸镍和二氧化钛纳米粉体,探讨了铁酸镍纳米掺杂对二氧化钛"锐钛矿"→"金红石"的晶体结构转变及其光催化活性的影响.结果表明,铁酸镍的掺杂可抑制二氧化钛由"锐钛矿"到"金红石"的结构相变,显著提高其光催化活性,在最佳掺杂浓度时,其光催化降解曙红的效率可以提高约2倍.

纤维复合材料在海洋油气输送管道修复补强中的应用研究

介绍了纤维复合材料在缺陷管道中修复补强原理,结合碳纤维复合材料的性能特点,综述了纤维复合材料在油气输送管道中的应用现状,探讨了纤维复合材料在油气管道修复补强领域的发展趋势。

海管防腐层高温阴极剥离影响因素研究

深水高温油气田开发对海管防腐层提出了更高的要求,阴极剥离是防腐层失效的最主要表现形式。本文介绍了阴极剥离的作用机理,重点阐述了海管防腐层高温阴极剥离的影响因素-次氯酸盐、表面预处理、温度、涂层缺陷等,建议从管道涂层的涂敷预制和长期服役两个阶段综合分析阴极剥离的影响因素,尽快建立高温阴极剥离的专业标准。

水下生产设施湿式保温材料应用研究

对水下管汇等水下生产设施湿式保温材料配方及合成工艺进行研究,开发了一种适用于500 m以内的水下生产设施保温材料,掌握了涂敷工艺并应用于水下管汇样机。材料的各项性能指标满足生产需求,实现了水下油气生产系统保温材料国产化。

海洋天然气凝析液管道内壁减阻防腐涂层技术研究

根据输送海洋天然气管道凝析液的服役特点,确定了研制新型的无溶剂内减阻防腐涂料的涂层类型、性能指标、检验方法和测试标准。通过配方优化设计和工艺试验,最终研制出了适用于非腐蚀性气体管道输送的常温无溶剂改性环氧涂料以及适用于天然气凝析液管道输送的中温无溶剂改性环氧涂料内减阻涂料。涂料经第三方检测机构检测,其性能及指标符合设计的要求。并通过生产线涂覆工艺的现场实施,内减阻防腐涂层质量和施工工艺满足规模化生产的需要。

海洋柔性柱体涡激振动抑制装置研究进展

涡激振动是导致海洋柱体结构疲劳损伤的主要原因之一。海洋工程中大型柱体如海洋立管系统、Spar平台等柱体结构大多数运行工况都在超临界、过临界区间,但目前对于超高雷诺数涡激振动抑制装置的研究较少。本文概述涡激振动抑制装置的主要种类、设计方法以及研究进展和难点,并针对涡激振动抑制装置的发展趋势进行展望和提出建议。

带节点深水管道GSPU湿式保温管全尺寸模拟弯曲性能试验

文中介绍了全尺寸深水海底管道GSPU湿式保温涂层及节点SPU湿式保温涂层的模拟弯曲试验设备、方法、步骤及试验结果。通过试验前后表观观察及力学性能测试的对比分析,结果表明试验结果符合ISO 12736—2011附录B标准要求,节点及管体涂层经弯曲试验后与钢管之间剪切力也变化很小,充分说明节点及管体涂层的良好抗弯曲性能。

深水复合聚氨酯保温管道浇注工艺的研究

对应用于200～3000 m水深的海底输油管道复合聚氨酯弹性体（GSPU/SPU）保温层浇注工艺试验进行了介绍.复合聚氨酯弹性体（GsPU/sPU）保温层浇注工艺的参数主要有：模具加热温度、模具倾斜角度、浇注口内径、排气口内径、浇注速度、保温时间等.对复合聚氨酯弹性体深水保温管道浇注工艺试验的参数进行了介绍.

深水保温管道模拟运行测试技术研究与发展现状

湿式保温管道在深水油气田开发中有着广泛的应用,模拟运行测试是深水保温管道研究和生产的必要环节,我国目前对该项技术研究较少,本文介绍了深水保温管道模拟运行测试的测试装置、测试原理、测试标准的研究与发展现状、国内技术发展等内容,为我国深水保温管道模拟运行测试技术研究提供参考。

船用LNG发展问题及趋势浅析

随着近些年欧美各国针对船舶废气排放设置污染排放控制区政策,我国2015年在珠三角、长三角、长江流域、环渤海(京津冀)水域、4个核心港口将0.5%的燃油含硫作为船舶停靠限值,开启了我国对船舶废气污染的治理,以排放限制升级倒逼船舶企业环保排放。介绍国内外船用LNG发展现状,指出LNG动力船发展遇到的问题及发展趋势。

深水管道复合聚氨酯保温层浇注模具的研制

本文对应用于深水海底输油管道复合聚氨酯弹性体保温层浇注模具的设计方法和制造工艺进行了论述。模具由上下半模、浇注口、浇注冒口、合模油缸、倾斜油缸、液压站、模温机等部分组成,并运用该模具成功进行了12m钢管的现场浇注。

深水立管涡激振动抑制装置的研制

深水立管在海流作用下易产生涡激振动而加速立管的疲劳破坏。研制了涡激振动抑制装置———螺旋列板,通过室内试验确定了螺旋列板的主要结构参数(螺距17.5 D、螺高0.25 D、螺头数3),海上实尺寸试验验证所研制的螺旋列板抑制效率达到80%以上。

深水管道复合聚氨酯弹性体保温工艺与设备

叙述了深水复合聚氨酯弹性体保温管道涂层结构、保温层涂敷预制工艺和主要设备,给出了深水管道复合聚氨酯弹性体保温生产线典型的工艺流程,并对主要设备的组成及工作原理进行了介绍。

海底管线非常规节点防腐补口施工技术探讨

3LPE或3LPP是海底管线常用涂层,而在海管安装过程中,不仅仅有3LPE/PP涂层管间常规节点,还有立管、法兰、锚固件、止曲管与普通海管之间的焊接节点。本文针对几种常见的非常规节点,分析每种节点防腐补口技术难点,提出施工技术对策,保障海管防腐补口完整性。

海底管道电伴热输送技术方案研究

中国的海上高凝油、稠油资源储量丰富,但存在海上输送困难的问题,因此亟需研究伴热技术来对海底管线进行温度的提升与控制。通过电伴热带伴热海管的结构设计、预制工艺研究、电伴热带伴热性能的模拟测试技术研究等,掌握电伴热带伴热海管的设计、制造、性能模拟测试技术,并能测试伴热海管关键部位的密封性、安全性。为电伴热带伴热海管产品的开发、预制能力建设奠定技术基础,并以此为电伴热带伴热技术在海底管线上的应用提供有力支撑。