[发明专利]一种海洋深水湿式保温管设计外压的确定方法

说明书

本发明涉及一种海洋深水湿式保温管研究方法，具体涉及一种海洋深水湿式保温管设计外压的确定方法。本发明提出了湿式保温管的保温层与钢管结合处的径向应力、环向应力、轴向应力与位移公式，增加了判断径向应力增大的条件公式，从而可研究此类管道的应力和位移沿径向的分布规律以及各层管道的物理参数对应力与位移的影响，根据现行湿式保温管外压设计规范中未考虑压力增大的情况，提出一种海洋湿式保温管设计外压的确定方法。通过该确定方法得到的设计外压小于现行的取值方法，比现行方法更符合工程实际。

技术领域

本发明涉及一种海洋深水湿式保温管研究方法，具体涉及一种海洋深水湿式保温管设计外压的确定方法。

背景技术

下列公式是现行的海洋深水湿式保温管设计外压确定方法：

海洋管道在安装过程中没有内压，此时内外压差最大，最容易发生压溃。API-RP-1111规定的外压极限状态设计标准为：

(P_o-P_i)≤f_oP′_c (1)

式中：P_o——外压；

P_i——内压；

f_o——压溃系数，无缝钢管或高频电阻焊钢管，f_o＝0.7；冷扩钢管和双面埋弧焊钢管，f_o＝0.6；

P′_c——压溃压力，可按下式近似计算：

其中

式中：P_y——压溃时的屈服压力；

P_e——弹性压溃压力；

S——屈服强度；

t——公称壁厚；

D——公称直径；

E——弹性模量；

μ——泊松比。

该方法取保温层外表面所受的海水压力作为钢管的设计外压，且只考虑钢管的承载能力，而将保温层视为安全储备，即只需保证钢管在直接承受海水压力的条件下满足设计规范管道整体自然满足规范要求。

但实际上对于湿式保温管而言，由外部海水压力产生的径向应力由外向内沿径向先增大后减小，在保温层与钢管结合处达到最大值，因此，实际作用在钢管上的压力大于作用在保温层上的海水压力，直接取外部海水压力作为钢管的设计外压是偏于不安全的。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种海洋深水湿式保温管设计外压的确定方法。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种海洋深水湿式保温管设计外压的确定方法，包括如下步骤：

步骤1：确定单层材料的厚壁筒的应力以及位移，利用拉梅公式，计算厚壁筒受均匀内外压作用时的应力以及位移，公式如下：

式中：σ_r——径向应力；

σ_θ——环向应力；

σ_z——轴向应力；