基于失效模式的深海玻纤增强柔性管截面设计

摘要：

针对深海油气输送所使用的钢制管道存在耐腐蚀性差、质量大以及柔性小的不足,设计了具有耐腐蚀性强、质量轻、强度高、柔性好等优点的热塑性玻璃纤维(玻纤)增强聚乙烯柔性管,基于海深500 m油井油气输送用玻纤增强柔性管道中的抗压和抗拉增强层截面结构设计要求,通过有限元方法进行了多角度玻纤缠绕设计.结合DNVGL-RP-F119规范和美国船级社相关规范,首先根据柔性管受载工况进行了抗压层和抗拉层缠绕角度的设计,然后通过对抗压层、抗拉层在30 MPa内压、5 MPa外压和588000 N拉力3种典型工况下的厚度试算以及90 MPa爆破压力校核,最终获得能够满足柔性管技术设计指标要求的增强层厚度为11.6 mm(90° 玻纤缠绕抗压层8 mm,+30° 玻纤缠绕抗拉层1.8 mm,-30° 玻纤缠绕抗拉层1.8 mm).与传统柔性管使用的单一缠绕角度设计方法相比,所设计的玻纤增强柔性管不需要经过多个工况强度校核进行大量缠绕角度和缠绕厚度试算以确定多种工况下的增强层最优缠绕角度和最少缠绕层数,因此计算量小、设计效率高.

关键词：深海、玻璃纤维增强聚乙烯柔性管、多角度缠绕、截面结构设计、有限元

所属期刊栏目：45

分类号：TB332(工程材料学)

资助基金：国家工信部项目——海洋工程用玻纤增强柔性管研制与应用示范

在线出版日期：2017-12-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：60-65