海洋平臺管線法蘭冰振失效分析.pdf

1、海冰是渤海遼東灣導管架平臺JZ20-2中南平臺及其上部設施冬季安全生產(chǎn)的主要威脅，其中以造成海洋平臺冰激振動問題最為突出。自平臺投產(chǎn)以來，冰振已經(jīng)造成了多起嚴重的事故隱患。渤海遼東灣的導管架平臺在海冰作用下能產(chǎn)生比較劇烈的振動。冰激振動除了可以引起導管架結構的疲勞破壞，還會引起平臺上部天然氣管線的疲勞破壞與法蘭的密封失效泄露，其原因在于中南平臺的上部管系的配管設計不好，沒有考慮到冬季冰激振動這一不利因素，對管道缺乏嚴格的力學計算。因而，

2、有必要對平臺上部管線和法蘭進行靜力分析和動態(tài)分析，研究管線法蘭在冰激振動下的失效機理，該研究對提高平臺冬季生產(chǎn)的安全性，同時對平臺的管線法蘭檢修工作具有現(xiàn)實的指導意義。 通過理論、數(shù)值模擬與實驗相結合的方法，本論文就以下內(nèi)容進行了研究： 1.在對海洋平臺導管架結構進行冰激振動監(jiān)測的基礎上，在中南平臺上部管系法蘭上安裝了5個加速度和位移傳感器，在整個冰期對管線和法蘭的振動信息進行實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。 2.基于遼東灣

3、JZ20-2中南平臺冬季現(xiàn)場監(jiān)測結果，應用CARSSARII軟件對平臺上部管線系統(tǒng)進行有限元數(shù)值模擬，考慮了管線系統(tǒng)的支撐、管件、設備等因素的影響，計算出在冰振下，JZ202MSW平臺上部主要天然氣管系的模態(tài)、位移、轉(zhuǎn)角響應及動應力幅值。結果表明，冰振對天然氣管線的動態(tài)響應有著重要的影響，在冰區(qū)海洋平臺上部管道設計時必須加以考慮，并提出了提高管系抗振措施。 3.在2005年5月，參與中南平臺春季停產(chǎn)檢修工作，設計和制作了測量螺栓

4、殘余力矩的扳手，并在實驗室進行了標定。全部測量和統(tǒng)計了中南平臺的生產(chǎn)管匯和計量管匯的法蘭螺栓的殘余扭矩，等到了大量的法蘭螺栓松動的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了很多問題。 4.采用ANSYS軟件，應用三維有限元技術，考慮了墊片的非線性和法蘭和螺母、墊片的接觸問題，并且采用了螺栓預緊單元，準確計算出法蘭連接在承受內(nèi)壓、軸向力和彎矩外荷載時的應力分布。 5.在實驗室進行了管線法蘭承受橫向振動載荷的振動實驗，考察法蘭螺栓在兩種相對于平臺典型冰情