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與剛性管道相比，柔性管的最大優(yōu)點是可以承受較大的變形。懸跨管線通常都采用柔性管道，海洋平臺的立管采用柔性管道可避免大的變形和渦激振動引發(fā)的疲勞破壞。在邊際油田開發(fā)中，采用柔性管道也有一定優(yōu)勢，盡管其造價相對較高，但它更易鋪設和回收，故可以降低綜合成本。
針對柔性管的結構形式、截面設計和力學性能分析，國內(nèi)外學者做了大量研究。Justin Tuohy等人指出無粘結柔性管技術是解決深水油氣運輸問題的有效方法；閆嗣伶等人介紹了柔性管道的分類與結構，并指出無粘結柔性管道是國內(nèi)深水海底管道技術發(fā)展的方向；Felippa和chun推導了深海立管非線性靜態(tài)平衡結構數(shù)值測定的靜態(tài)分析過程，其中立管用含有軸向、彎曲和扭轉變形的三維有限元梁單元來模擬；Y.zhang等人研究了外靜水壓作用時骨架層結構屈曲導致的結構破壞，從而導致柔性管壓潰破壞；Alfredo等人將骨架層利用彎曲剛度等效成一定厚度的圓筒計算臨界壓潰力；湯明剛等人采用實體單元建立骨架層結構三維有限元分析模型，研究了靜水外壓作用下骨架層的壓潰行為；Hobb提出將管道金屬層和聚合物之間的復雜關系等效為各向異性殼的模型；Ali Bahtul等人借助有限元分析軟件ABAQUS研究了無粘結柔性立管的軸向拉伸響應；盧青針等人通過建立柔性管道的簡化力學模型，對柔性管道抗拉性能進行分析并提出了柔性管道抗拉設計的方法。
本文結合某項目需求，在介紹柔性管結構形式的基礎上，選取NKT公司普通粗糙型柔性管作為柔性管結構形式，基于有限元數(shù)值模擬，模擬管道壓潰、承受內(nèi)壓和拉伸行為，為非粘結柔性管道提供有效數(shù)值設計方法。
柔性管根據(jù)其使用功能不同分為柔性立管、鋪管和連接管等；根據(jù)制作工藝不同分為粘結柔性管和無粘結柔性管。由于無粘結管道可以根據(jù)需要進行增加或減少管層，且層間允許相對的位移，能更好的滿足用戶的要求，并且能避免粘結管道的特殊工藝及對環(huán)境造成的影響，因此被廣泛應用。目前，柔性跨接管的生產(chǎn)和設計僅限于國外的少數(shù)公司，其中比較著名的有WellStream、Deepflex、Techni及NKT。
（1）Wellstream柔性管Wellstream公司生產(chǎn)的柔性管從內(nèi)向外主要包括：柔性骨架層、防滲漏密封層、柔性自鎖層和一對反向抗拉金屬層。該柔性管主要適用于海上采油和輸油的動態(tài)立管和靜態(tài)流管，都是無粘結管，管道的直徑從1英寸~20英寸，壓力可達15 000 bf/in2，水深3 000 m以上。NKT柔性管NKT公司生產(chǎn)的管主要有三種，其管線內(nèi)徑從2.5英寸~16英寸，壓力可達15000 bf/in2，設計溫度可達130℃。
（2）根據(jù)骨架層性質的不同，NKT柔性管又分為粗糙型和光滑型兩種：粗糙型柔性管的最內(nèi)層是金屬材質自鎖結構的鋼骨架，分為普通粗糙型和高壓粗糙型兩類；當金屬自鎖結構的鋼骨架和一層聚合物同時構成時，被稱作光滑型柔性管，它相比粗糙型柔性管較為昂貴，這種結構和有效減少壓強驟降可運輸過程中的管道噪音。
選取通過對上述兩家大型柔性管公司產(chǎn)品的結構對比分析可知，柔性管的內(nèi)部功能層結構是基本一致的，而差異表現(xiàn)在適用環(huán)境導致的管道層數(shù)的增減，不同類型的柔性管其設計壓力也不同。某項目要求的柔性管的管徑為6"，設計壓力25 Mpa，結合其經(jīng)濟性和實用性，選取柔性管結構形式為NKT公司普通粗糙型柔性管。
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