柔性管Reel-lay铺管安装稳定性分析

钢管的S-lay、J-lay铺管方法的应用研究已经非常深入,而柔性管的Reel-lay铺管法的应用研究则相对较少。由于管道本身的材料非线性、管土接触存在非线性以及环境的不确定性等问题过于复杂,因此通过类比J-lay铺管法,采用整管的力学性能、弹性海底模型及均匀流等方式对Reel-lay铺管的水下段稳定性问题进行了简化;根据悬链线理论和小变形梁理论,给出了柔性管Reel-lay铺管法的数值计算方法,并与有限元模拟的结果进行了对比分析。结果表明:随着铺设角度增大,管道受到的弯矩也随之增大,但管道顶部的拉力却随之减小;随着铺设水深的增加,管道悬浮段质量增加,管道顶部拉力明显增加,但弯矩明显减小;浮重对管道铺设很重要,应根据实际情况,选择合适的配重以满足管道稳定和铺设的要求。

Reel-Lay在铺设海底机械复合管中的应用

对于铺设双金属机械复合海底管道,应用Reel-Lay铺管方法比其他铺管方法可以大大缩短海上作业时间,节省工程费用。但因为该方法技术含量高,在铺管过程中易造成基管与衬管分离,所以一直被国外公司垄断。从Reel-Lay铺管法的技术难点、优化措施、国内外发展现状等方面阐述了该技术在我国应用的可行性和必要性。研究结果表明:我国已经具备Reel-Lay铺设机械复合管的2个必要条件,该技术的应用将会带来巨大的经济价值。研究结果可为实现Reel-Lay铺设机械复合管国产化提供参考。

基于悬链线理论的深水REEL型铺设管道张力计算研究

在总结国内外铺管法现状和管道张力计算方法的基础上,通过对S型铺管法和J型铺管法水下形态的研究,应用悬链线理论,对REEL型铺管法的铺设形态和管道张力进行了研究,总结了不同水深以及入水角度下,管道铺设形态以及张力的变化规律。提出了针对REEL型海底管道铺设其铺设角度对管道张力的影响,为REEL型管道铺设的实际工程运用提供了技术性意见,为日后我国REEL型管道铺设装备的自主研发提供了理论依据。

深水Reel-lay铺管船与复合管铺设概述

针对深水强腐蚀性油气田开采过程中存在的CO2和H2S导致的腐蚀问题,双金属复合管以优异的耐腐蚀性能、较低的价格和较高的承压能力,在深水油气田开发中得到了广泛应用。与普通碳钢管相比,双金属复合管焊接工艺复杂,焊接速度慢,若采用Reel-lay铺设双金属复合管,能够解决目前双金属复合管的安装问题。该文对现有深水Reel-lay铺管船资源和双金属复合管进行了介绍,同时对采用Reel-lay铺设双金属复合管的可行性进行了分析,为后续深水油气田的开发提供参考。

Reel⁃lay铺设对机械式双金属复合管性能的影响

为了探究机械式双金属复合管进行Reel⁃lay海底管道铺设的可行性,模拟Reel⁃lay铺管过程,采用全尺寸静态弯曲试验机对Φ219.1 mm×(14.3+3.2)mm L450Q+316L机械式双金属复合管进行了循环弯曲试验。通过复合管弯曲应力应变测试,证明本试验装置完全可以模拟复合管Reel⁃lay铺设过程的弯曲变形。同时,对复合管弯曲前后的金相组织、拉伸性能、硬度和冲击性能进行检测,结果表明Reel⁃lay铺设过程中弯曲变形对该管材的理化性能影响较小,采用Reel⁃lay铺设方式是可行的。

加胶内衬复合钢管制造工艺探索及质量评价

通过在内衬复合钢管两层之间添加特殊黏合剂,并根据胶黏剂特性采用适当的加热温度和复合工艺提高两层之间的黏结强度的方法解决了铺管船Reel-Lay铺设方法卷曲时衬管的分离和起皱问题。试制的φ273.1 mm×(12.7+3)mm规格L450+316L内衬复合钢管的黏结强度达到30 MPa以上。对试制样品进行弯曲半径R为8.19 m和9.56 m的弯曲试验评价,基、衬管没有分离和起皱。结果表明,这种两层之间加胶的工艺方法可以满足海上Reel-Lay铺设钢管的卷曲要求。

连续管滚筒排管液压离合器的研制与应用

现有连续管作业机滚筒排管机构超越摩擦离合器的摩擦片容易磨损,经常需要人工调节离合器上的压紧螺母以恢复摩擦片上的接触压力,但现场调节很不方便,增大了作业的危险性。为此,研制了连续管滚筒排管液压离合器。该离合器采用两段式设计,其设计尺寸与原中间轴总成可完全互换;可实现离合器的整体润滑,延长离合器摩擦片和轴承的使用寿命;整个排管系统采用液压操作,互锁控制,响应速度快,运行安全可靠,既可减轻操作人员的劳动强度,又可提高现场作业安全性;由多块摩擦片共同传递力矩,减小了单块摩擦片的受力,手动排管时摩擦片之间无接触压力,不会产生滑动摩擦作用,大大延长了摩擦片的寿命。现场试验及应用结果表明,连续管滚筒排管液压离合器控制方便,传递力矩大,运行平稳可靠,满足连续管滚筒排管要求。

卷管铺设中管道校直模型及理论研究

为校直卷管铺设中管道的塑性弯曲变形,建立了一种基于弹塑性理论的校直理论模型。通过分析校直过程中管道的弯矩、塑弯比、弯曲曲率等参数,得到了校直曲率和校准器曲率之间的关系;研究了管道材料参数和几何参数对校直曲率的影响程度,切线模量对校直曲率影响较小,将其从理论模型中简化。为便于指导铺设时管道校直的实施,进一步得到了校直行程。最后,对不同管道的校直理论计算和仿真结果进行对比分析,结果表明:两者之间偏差较小,验证了本文所提校直理论模型的正确性,可用于指导卷管铺设中管道的校直。

卷管铺设的海管曲率模型及残余应力计算

弯曲曲率是使用卷管铺设时首要控制的参数之一。通过对海管的上卷加载、完全卸载、退卷加载及再次卸载等过程的弹塑性分析,建立了各个阶段的曲率模型,并推导了海管完全卸载时残余应力的解析解。在此基础上,分析了曲率、曲率比、残余曲率比及残余应力等参数的影响因素,得到了卷管铺设中海管的最优弯曲曲率及海管截面上的残余应力分布规律,并提出了基于弹塑性理论的海管的残余曲率及残余应力的控制建议。

热轧无缝钢管短流程生产工艺研究

简述热轧无缝钢管生产技术现状,分析现有生产技术在工艺流程、设备型式、生产组织和节能降耗方面改进的可能性,探讨热轧无缝钢管短流程生产的可行性。介绍了3种短流程生产工艺:三辐联合穿轧工艺,即在一套轧辐的两个孔型中将实心管坯穿孔+轧管+均整轧制成荒管的工艺;穿孔斜轧联合工艺,即在一套机座中安装两套轧辐和相应的传动装置,一根轧件同时在两套轧辐的两个孔型中将实心管坯穿孔及斜轧成荒管的工艺;以及穿孔机轴向输出穿孔毛管直接进入轧管机轧制的短流程生产工艺。

卷管法安装海洋管中管的有限元分析

针对在1,500,m水深以卷管法安装管中管的过程进行了数值模拟.建立了管中管横截面的平面应变有限元模型,研究内外管之间的相互作用,将接触力和变形关系等效为内外管之间的非线性接触属性;建立了整体有限元模型进行管中管的安装分析,研究了内外管的受力和弹塑性变形,并研究了安装过程造成的内外管之间保温层厚度的折减.结果表明,外管承受了主要的拉力,内外管在安装中发生两次弹塑性应力-应变循环,内管和外管产生最大的累积塑性应变分别为4.13%和5.07%;安装完成后保温层最大的厚度折减为26.2%.

海洋平台导管架卷管横向焊接裂纹性质分析

针对海洋平台导管架卷管横向焊接裂纹的性质进行了分析研究。采用逐层剥离和着色法探伤后确定该裂纹主要位于热影响区靠近母材一侧,其尺寸大都在0.5 mm以下。对裂纹形态和夹杂物的成分分析发现,裂纹内含有大量成分复杂的多重夹杂物和低熔点共晶产物,裂纹体较宽,裂纹内表面光滑,呈明显的沿晶开裂特征,综合判断所发现的焊接横向裂纹为热影响区液化裂纹。

绞盘卷管式喷灌机压管机构中弹性梁的设计

用于绞盘卷管式喷灌机压管机构中的矩形等截面弹性直梁 ,在梁自由端挠度及载荷相同条件下 ,设计梁使之满足强度条件 ,单梁式机构中梁的用材量与双梁式机构中梁的用材量之比为 1 16。

PHC管桩端板生产新工艺

ＰＨＣ管桩端板的通常生产方法是采用钢板切割或锻打成型，然后机加工而成。上述生产方法生产率低、金属消耗高。本文提出了ＰＨＣ管桩端板采用热轧卷取法生产的新工艺，并对生产过程的技术关键作了论述。采用热轧卷取法生产ＰＨＣ管桩端板，质量符合要求，材料利用率高、节能降耗、生产效率高。为国内生产ＰＨＣ管桩端板开创了一种新的工艺路线。

新型绝缘产品在京沪电气化铁道上的应用

在既有电气化铁道改造工程中,跨线建筑物及下承式桥成为制约电气化实施的决定性因素,尤其是对于那些无法替代或改造的设施,必须研究出特殊的绝缘加强及防护措施。本文介绍了京沪电气化铁道改造工程中南京长江大桥所采用的新型绝缘产品,提出在既有线电气化改造中采用绝缘加强防护方案,以解决净空不足的问题。

夹层管卷筒式安装缠绕和校直阶段力学行为分析

兼具抗压与保温功能的夹层保温管道是深水油气输运潜在的理想解决方案,但卷筒式安装导致的残余应力和塑性变形则是影响其承载能力的重要因素之一。为了分析夹层管卷筒式安装缠绕和校直过程导致的残余应力和塑性变形的变化规律,建立了海洋深水夹层管卷筒式安装的数值模型,并利用室内全尺寸实验结果验证该模型的准确性;利用该有限元模型,分析了深水夹层管卷筒式安装过程中应力—应变变化规律、夹层管截面椭圆度变化情况以及安装校直后夹层管等效塑性应变的累积情况;通过参数分析讨论了夹层管的钢管厚度和层间黏结属性对夹层管卷筒式安装力学行为的影响情况。研究结果表明:①基于所建立的夹层管卷筒式安装数值分析模型求得的夹层管缠绕和校直阶段的塑性应变,与实验结果的误差分别为0.7%和0.5%,证明该模型可以满足计算精度的要求;②在夹层管缠绕和校直过程中,夹层管层间接触属性对于轴向塑性应变和周向塑性应变影响均较小;③夹层管钢管厚度对于夹层管轴向塑性应变的影响较小,但其对外层钢管周向塑性应变的影响却较为明显;④校直过程显著影响夹层管道椭圆度,影响程度随着外层钢管壁厚的增加而增大,同时卷筒式安装过程产生一定程度的塑性应变累积,将影响夹层管的承载能力。结论认为,所建立的数值模型可用于夹层管卷筒式安装力学行为分析,为考虑安装缺陷影响的夹层管承载能力计算提供了技术支持。

深水软管及脐带缆滚筒驱动装置样机设计及试验研究

深水软管及脐带缆滚筒驱动装置是一种应用于软管、脐带缆或其他柔性连续体水下铺设作业的海洋工程装备。通过分析软管或脐带缆铺设的主要作业过程及装备,明确了深水软管及脐带缆滚筒驱动装置的功能要求。设计了深水软管及脐带缆滚筒驱动装置的机械结构及液压驱动控制系统。利用负载模拟绞车和波浪模拟液压缸来分别模拟管缆的重力和铺管敷缆船的运动,搭建了陆地模拟试验系统。进行了初始铺设试验以及恒张力铺设试验,获得了系统的驱动力矩、铺设速度及铺设张力等数据,对样机设计结果及实际性能参数进行了验证。设计及试验结论可为进一步海试提供一定的参考。

均整机的设计特点及完善方向

介绍了大口径钢管的生产特点,均整机在生产线中的作用及生产动作流程,均整机的一些设计特点和设计过程中的注意事项,也提出了均整机在生产过程中的一些特殊要求,在今后的设备设计中能为用户改造和设计提供必要的参考和帮助。

卷盘喷灌机螺旋盘管参数优化设计

为优化选择卷盘式喷灌机螺旋盘管缠绕直径,采用先进CFD技术与实体试验验证相结合的方法,构建与卷盘喷灌机螺旋输水盘管一致的实体模型。对JP50和JP75两种卷盘喷灌机输水盘管的不同缠绕直径,与各工况下压力损失之间的关系开展多方案模拟试验,发现压力损失下降速率具有由快变缓的两段变化趋势,找出了缠绕直径的可能范围,并根据成本和体积等因素,确定了新的卷盘参数,其单位长度压损的下降率在4%左右。为验证模拟的可靠性,对JP50机型进行实体试验,试验与模拟的误差在5%以内。

海上铺管软管滚筒驱动装置液压系统设计与仿真研究

针对国内海上软管铺设滚筒驱动装置的研究现状,设计一种新型的软管滚筒液压驱动装置。该装置使用液压马达驱动滚筒,带有一定扭矩进行顺时针和逆时针旋转,即带一定张力进行软管的施放和回收。利用Matlab Simscape建立液压系统数学模型,进行系统性能仿真分析。仿真结果表明该滚筒驱动装置在软管施放和回收工作状态下滚筒转动平稳,能够满足海上软管铺设要求。