穿越平移断层海底埋地管道屈曲失效分析

的事故的致因等情况。

其中，王红红[4]在2017年分析了从1986到2016年的30年中，中国海油在四片海域(从北向南依次为：渤海、东海、南海东部、南海西部)铺设的315条海底管道发生失效事故频次等数据，见图2。

图2 中国海油海底管道事故类型统计2 海底管道的事故原因统计北海海底管道事故统计的209个样本数据中，第三方破坏占比45.93%，腐蚀占比24.88%，工程质量占比15.31%，其他占比7.66%，自然灾害占比6.22%；中国海油海底管道事故统计的51个样本数据中，腐蚀占比37.25%，第三方破坏占比33.33%，自然灾害占比15.69%，工程质量占比13.73%。

对比北海海底管道事故统计数据(以下简称“北海数据”)和中国海油海底管道事故统计数据(以下简称“海油数据”)，见表1。

表1 海底管道事故类型频率分析 单位：%2腐蚀24.8870.8133.3370.593工程质量15.3186.1213.7384.314自然灾害 6.2292.3415.691005其他7.66100通过对比分析北海数据和海油数据得知，北海数据中第三方破坏和腐蚀这两大分类累计频率为70.81%，加上工程质量累计频率为86.12%；海油数据中第三方破坏和腐蚀这两大分类累计频率为70.59%，加上工程总质量累计频率为84.31%。

从表1的累计频率可以看出，无论是北海数据，还是海油数据，造成管道失效的最主要三个原因类别是第三方破坏、腐蚀、工程质量，且北海数据和海油数据有较高的相似度。

0 引言海洋石油海底管道是石油在海底运输的主动脉，承担着海上石油设施之间、海洋石油设施和陆地终端之间的油气运输任务。

海底管道由于长期服役于环境恶劣的海洋底部环境中，铺设和运维难度较大，一旦出现断裂或泄露事故，势必造成严重的环境污染[1]。

因此，做好海底管道安全管理工作势在必行。

这就要求在设计阶段、施工阶段、运营阶段都要做好控制措施，防止海底管线出现失效情况，避免发生事故，实现提质降本增效的目的。

埋地铸铁海水管失效分析张慧敏 1、 2潘家祯 1王志文 11—华东理工大学, 2—上海应用技术学院摘要:本文主要研究输送海水的铸铁管失效的原因及机理。

通过对失效的管线进行宏观形貌、金相分析、能谱分析、微观裂纹极其断口分析,得到了失效的原因为 Cl -离子及氧存在下的电化学腐蚀与化学腐蚀,并对腐蚀机理进行了阐述。

关键词:铸铁管,失效,机理An analysis of failure in cast iron seawater buried pipeHui-min Zhang1、 2 Jia-zhen Pan 1 Zhi-wen Wang 11— East China University of Science and Technology 2— Shanghai Institute of Technology Abstract :This paper mainly analysis the cause and principle of the failure in cast iron seawater pipe. Through the failure analysis of the gray cast iron pipe with morphological character, metallographic examination, scanning electron microscope it is found that the cause of the failure is the action of electrochemical corrosion and chemical corrosion when the cl- and oxygen is exited. The principle of the corrosion is also discussed.Keywords: cast iron pipe, failure analysis, principle1. 失效铸铁管的尺寸与工作环境铸铁管被广泛用于埋地管线中, 其输送的介质各异。

关于海底管线屈曲剧变特性研究摘要：上世纪七十年代以来，管道在液、固、流态物质的运输渠道中得到越来越广泛的应用。

这是因为管道运输不受时间的限制，运输量大，运输安全性高，运输成本低廉。

海底管线是管道运输的一个重要组成部分，在海底进行运输方面同样发挥着不可替代的作用。

本文主要对海底管线经常出现屈曲剧变问题做出介绍，深入分析研究了屈曲剧变的特性，为完善海底管线提供了宝贵经验。

关键词：海底管线；屈曲剧变；特性分析目前，铺设海底管道线这项工程刚兴起几十年的时间，由于海底作业难度大，在铺设海底管道线时，时常发生一些技术故障，即使在海底管道线铺设完成后，铺设好的管道也会发生一些故障。

例如海底管线发生屈曲剧变等问题。

而此时对海底管道线的修建技术还处于发展阶段，这需要对这项技术不断地进行完善，以便使其更好地应对海底管道线出现的问题。

1.海底管线屈曲剧变1.1.海底管线屈曲剧变概念作为海洋油气集输与储运系统的一个重要组成部分，海底管线起着不可替代的作用。

但海底管线的屈曲剧变问题容易造成管线失效，使海底管线在发挥作用时受限。

管线屈曲的内容主要指管线在内外温差和压差较大时，由于受到地基土的约束作用，无法自由变形，在管线的内部产生附加应力，使管线发生竖向或水平向的弯曲。

这种弯曲给海底管线造成很大影响。

不仅对管线的安全运营造成威胁，而且还给海底管道运输业造成重大经济损失。

1.2.海底管线屈曲剧变的形态根据管线屈曲特点，可将管线的屈曲剧变可分成两类，一是水平向屈曲模式，二是竖直向屈曲模式。

竖直向屈曲模式，是指管线在温度应力和内部压力的作用下由于受到地基土体的约束，无法自由变形而产生的垂直向上隆起，常发生于全埋管线或半埋管线中。

水平向屈曲模式，是指管线在温度应力和内部压力的作用下由于受到地基土体的约束，无法自由变形而产生的水平方向的蛇形位移，常发生于半埋管线或不埋管线中。

从这两种屈曲形态定义中可以看出影响管线变形的一些因素，这为分析管线屈曲原因提供了参考。

第23卷第2期 V ol.23 No.2 工 程 力 学 2006年 2 月 Feb. 2006 ENGINEERING MECHANICS173———————————————收稿日期：2004-03-26；修改日期：2004-05-27作者简介：*邢静忠(1966)，男，甘肃人，教授，博士，从事海洋石油工程力学研究(E-mail: hsingjzh@)； 柳春图(1935)，男，江苏人，研究员，博士生导师，从事固体力学、断裂和疲劳研究； 徐永君(1964)，男，河北人，博士，从事工程力学研究。

文章编号：1000-4750(2006)02-0173-04埋设悬跨海底管道的屈曲分析*邢静忠1,2，柳春图1，徐永君1(1. 中国科学院力学研究所, 北京 100080; 2. 兰州理工大学理学院, 兰州 730050)摘 要：考虑海床刚度，研究了埋设悬跨海底管道在热膨胀引起的轴向压力下的屈曲问题。

传统方法是将悬跨管道简化为两端简支或者两端固支梁来处理。

基于欧拉-伯努利梁理论，考虑线弹性海床刚度和轴向压力，建立并求解了埋设段管道和悬跨段管道在自重作用下的四阶常微分方程，获得了两段管道的静挠度和内力的解析公式。

通过对静挠度的特性分析，给出了埋设管道段和悬跨管道段的稳定性判断准则。

关键词：屈曲；海底管道；悬跨；弹性地基；热膨胀 中图分类号：O343 文献标识码：ABUCKLING ANALYSIS OF BURIED SPANNING SUBMARINE PIPELINE*XING Jing-zhong 1,2 , LIU Chun-tu 1 , XU Yong-jun 1(1. Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China; 2. School of Science, Lanzhou University of Science, Lanzhou 730050, China)Abstract: This paper presents a buckling analysis of buried spanning submarine pipelines under axial compressive force caused by thermal expansion, in which the seabed stiffness is taken into account. Traditional methods treat each span segment as a simply-supported beam or clamped-clamped beam in practice. A new approach is developed based on Euler-Bernoulli beam theory, taking into account the linear elastic stiffness of seabed and temperature-driving axial force. A fourth order ordinary differential equation governing buried segment in elastic seabed and spanning segment under self-weight and axial compressive force is established and solved. The static deflection and internal force function of both segments are obtained in closed form. Stability criteria of buried segment and spanning segment are established through analyzing the characteristics of static deflection.Key words: buckling; submarine pipeline; spanning; elastic foundation; thermal expansion由于海床不平整，或者海流淘蚀，海底管道经常出现悬跨(Spanning)情况。

地震时跨断层海底管道的屈曲分析刘波;谢禹钧【摘要】地震时,考虑海底管道与土介质的相互作用,对将跨断层海底管道作为薄壳结构时的断层位错反应进行分析计算.利用Ansys分析软件,将管道模型简化为四节点薄壳单元结构, 土介质简化为弹塑性弹簧,建立管土相互作用的有限元分析模型,进行分析计算.根据计算结果以及海底管道屈曲校核准则描绘出管道破坏等级范围分布图.最终得出结论:地震时在大位移断层运动作用下,海底管道存在明显的屈曲变形,在屈曲变形较大处,海底管道发生断裂.【期刊名称】《管道技术与设备》【年(卷),期】2009(000)006【总页数】3页(P5-6,10)【关键词】海底管道;管土相互作用;有限元分析模型;屈曲【作者】刘波;谢禹钧【作者单位】辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺,113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺,113001【正文语种】中文【中图分类】TE832地震会直接导致管线瞬间屈服破坏，其屈曲主要有两种形式[1]：一种是梁式屈曲，一种是壳式屈曲。

文中主要以壳式屈曲为研究对象。

地震断层对海底管道的影响可按埋设与未埋设两种形式来分析。

实际上，海底裸露管道经常都被浅埋[2]，这时得到的应力通常有些保守，但比较符合工程上的要求。

所以，可将其作为埋设管线来分析，只是管土之间的约束较小。

这样，地震时对处于地震断层的海底管道应力计算就可简化为“埋设”一种形式。

海底管道的计算问题比陆地埋设管道问题要复杂很多，其计算特点如下：海底管道不但在端点受到各种集中应力、集中弯矩的作用，同时还受到管道自重、海水浮力、波浪力的作用；海底管道的边界条件比较复杂；管道着地点和脱离点的受力是未知量。

根据这些特点可知，海底管道的计算与一般的大变形梁、杆有很大的区别，但基本原理是相同的。

为简化问题，文中做出如下假设：海底管道水平刚性；海底管道周围土体均匀分布；海底管道波浪力对管道的影响忽略不计；竖直力(重力、浮力)载荷沿变形后的管道平均分布；管道为空管。

海底管道的失效原因与防治摘要：海底管道是海上油田的重要组成部分，其大部分浸没在海泥之中，而有一小部分浸没在海水中，由于海泥和海水中含盐量高，所以海底管道都遭受着海水的强烈腐蚀。

海底管道是影响海底管道系统使用寿命的关键因素，本文对海底管道的腐蚀机理进行阐述并对其制定了一系列防腐措施。

关键词：海底管道油田腐蚀使用寿命防腐一、引言海底管道在海上油田系统作为一种输送流体介质的工具，具有很多的优点：其输送量大，而且方便快捷，从经济的角度来考虑它比传统的车运空运更加节约成本。

1954年Brown&Root公司在美国墨西哥湾铺设了第一条海底管道，渐渐地世界各国都开始在海底管道上进行了研究。

近半个世纪来，海底管道已成为海上油气田开发中油气传输的主要方式。

但是由于海底管道所处的地理环境恶劣，海底的温度，氧含量，电阻率，氧化还原电位，有机物的含量，元素的含量（尤其是海底富含重金属），沉积物的紧密程度，沉积物和海水在海床界面的干扰程度以及微生物的种类等因素都会导致海底管道的腐蚀，近来年，由于管道腐蚀而导致的安全事故也层出不穷，美国MMS公司对海底管道失效事件进行了统计，统计结果显示平均每年发生的失效事故多达35例，海底管道失效对油气田的开发有很大的影响，不仅会造成海上油气田停产而且会导致原油泄漏污染环境。

所以找到其破裂机理以及制定相应的防腐方案是管道设计过程必不可少的环节。

二、管道的腐蚀机理国外的学者对国外发生的一些管道失效引发的安全事故进行了分析：Arnold 对美国密西西比河三角洲1958—1965年间海底管道失效事故进行了调研（1），发现海床运动和波流冲刷是海底管道失效的主要原因。

除此之外，管道的腐蚀，流体的冲刷，机械破坏和第三方的活动，海床运动，材料和焊缝缺陷，海底管道附件失效等因素也是造成海底管道失效的重要原因。

下面我们将对其中某些因素进行分析。

1.腐蚀对管道的影响腐蚀可以分为管内腐蚀和管外腐蚀两大类。

海底管线水平向整体屈曲及失效判断方法研究刘润;洪兆徽;刘文彬【期刊名称】《海洋工程》【年(卷),期】2015(33)6【摘要】海底管线是海洋石油的重要输运手段。

为满足输送工艺的需要,正常工作条件下管线往往被施加较高的温度和压强,高温高压使管线内产生附加应力,当附加应力大于土体对管线的约束力时,管线就会发生整体屈曲。

过度的水平向整体屈曲会导致截面产生较大的弯曲应力和压缩应变,对管线系统的安全运行造成威胁,因此需要对发生水平向整体屈曲后的管线进行验算。

采用解析解法、规范法和有限元法对管线的整体屈曲进行分析,提出了应用临界屈曲荷载值域空间和值域下限来判断不同缺陷大小下管线是否发生水平向整体屈曲的方法。

结合工程实例,分别采用内力控制标准和位移控制标准对管线水平向整体屈曲后是否失效进行了验算。

研究指出,相较于位移标准,内力控制标准更为严格。

【总页数】10页(P1-9)【关键词】海底管线;水平向整体屈曲;临界屈曲判断;屈曲失效判断【作者】刘润;洪兆徽;刘文彬【作者单位】天津大学水利工程仿真与安全国家重点试验室【正文语种】中文【中图分类】P756.2;TE83【相关文献】1.含初始缺陷海底管线整体屈曲的分析与数值模拟 [J], 刘润;刘文彬;谭振东;闫澍旺2.双拱初始缺陷海底管线水平向整体屈曲数值模拟分析 [J], 刘润;刘文彬;洪兆徽;闫澍旺3.考虑海底管线初始侧向变形的低阶模态水平向整体屈曲分析 [J], 郭林坪;刘润;闫澍旺4.防止温度应力下海底管线发生整体屈曲的工程措施研究 [J], 刘润;王武刚;闫澍旺;吴新利5.海底管线整体屈曲过程中塑性变形研究 [J], 闫澍旺;洪兆徽;闫玥;刘文彬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。