海底管道分布式光纖傳感技術(shù)的基礎(chǔ)研究.pdf

1、海底管道安全一直是人們關(guān)注的焦點問題,目前海底管道檢測方法由于無法實現(xiàn)對海底管道安全實時監(jiān)測,給海底管道安全運(yùn)行埋下了隱患,因此需要開發(fā)新的檢測方法和檢測技術(shù).近年來,分布式光纖傳感技術(shù)由于具有諸多優(yōu)點,在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中得到越來越廣泛的應(yīng)用.為了將分布式光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于海底管道健康監(jiān)測中,浙江大學(xué)與中國海洋石油總公司聯(lián)合申請了國家"863"子課題"長距離海底管道分布式光纖傳感技術(shù)",擬通過建立海底管道串聯(lián)分布式光纖傳感系統(tǒng)來實現(xiàn)對長距

2、離海底管道安全實時監(jiān)測.本文就是基于該課題進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究工作,主要包括海底管道事故原因分析,長距離海底管道分布式光纖傳感系統(tǒng)研制,分布式光纖傳感器樣機(jī)標(biāo)定試驗,光纖傳感系統(tǒng)施工方法研究,腐蝕管道剩余強(qiáng)度評估,懸跨管道渦激疲勞評估、具有焊縫裂紋缺陷管道疲勞斷裂評估,這些評估可以為海底管道分布式光纖傳感系統(tǒng)中管道安全評估標(biāo)準(zhǔn)的建立提供參考.本文的主要研究成果有:(1)總結(jié)了海底管道事故原因和當(dāng)前海底管道安全檢測方法不足以及分布式光纖傳感技

3、術(shù)在海底管道應(yīng)用中面臨的問題.(2)提出利用串聯(lián)分布式光纖傳感技術(shù)解決長距離海底管道安全監(jiān)測問題,介紹了串聯(lián)分布式光纖傳感系統(tǒng)的工作原理和組成,進(jìn)行了分布式光纖傳感器樣機(jī)標(biāo)定試驗.(3)利用有限元方法對腐蝕管道剩余強(qiáng)度進(jìn)行了研究,給出了DNV RP101推薦作法和ASME B31G標(biāo)準(zhǔn)評估結(jié)果保守程度,并基于這兩種評估標(biāo)準(zhǔn)對腐蝕管道剩余強(qiáng)度可靠度進(jìn)行了研究.(4)解釋了海底管道沖刷懸跨和渦激振動產(chǎn)生機(jī)理,推導(dǎo)出彈性邊界條件下懸跨管道自振

4、頻率以及橫流向渦激振動下管道應(yīng)力、疲勞計算公式,研究了懸跨長度、軸力等對管道自振頻率和疲勞壽命評估結(jié)果影響.(5)利用失效評估圖對含焊縫裂紋缺陷海底管道疲勞斷裂進(jìn)行了研究,提出了基于概率的PECA評估方法.(6)對海底管道光纖監(jiān)測系統(tǒng)的施工方法進(jìn)行了初步研究.針對帶混凝土配重層的單層管海底管道提出了氣吹法、混凝土配重層開槽法、預(yù)留孔道法三種施工方案,針對雙層管海底管道提出了涂壓法和鋼管外壁開槽法兩種施工方案,給出了各種方案施工流程圖,并