海上外輸漂浮軟管結構設計研究

徐業峻，呂立功，王旭東，朱永凱

(中海油能源發展股份有限公司 采油服務公司，天津 塘沽300457)

外輸漂浮軟管是FPSO上外輸系統的長線關鍵設備，是原油外輸的惟一通道。目前外輸漂浮軟管在海洋工程領域得到廣泛的應用，軟管為特種橡膠復合輸油管，粘合結構，粘合型管線變形時，各層之間不發生相對滑移;軟管主要由橡膠層、鋼筋骨架層、加強層及漂浮層組成。國內對此類管線的設計、生產、建造以及理論分析尚處于初期研究階段，且缺乏相應的設計標準及規范。石油公司國際海事論壇OCIMF規定了外輸軟管的相關性能，如臨時伸長率不大于2.5%，永久伸長率不大于0.7%;爆破力不應小于7.5 MPa等。這些關鍵性能要求遠高于國內普通橡膠管的要求，而軟管的結構布置直接決定了性能能否滿足規范要求。為此，本文就外輸漂浮軟管的結構進行研究，提出合理的結構設計［1-4］。

1 外輸軟管的性能要求及結構特點

1.1 性能要求

工作壓力 1.5 MPa

爆破壓力 ≥7.5 MPa

臨時伸長率 ≤2.5%

永久伸長率 ≤0.7%

環境溫度 -29～52℃

輸送液體溫度 -20～82℃

最大設計流速 21 m/s

芳香烴最大含量 ≤25%

彎曲半徑 6D(D為公稱直徑)

漂浮力 ≥20%

1.2 外輸漂浮軟管的典型結構

本文所研究的海上輸油漂浮軟管單根長度為L=10 m，內徑D=406 mm，壁厚為T=50 mm，兩端以剛性法蘭盤固結，管段之間依靠法蘭盤相接，可在海面上綿延數公里。

外輸漂浮軟管的典型結構見圖1，軟管由數層材料組合而成，不同層起到不同的功能，確保軟管完整性及安全性。外輸漂浮軟管的主體由內襯、簾線層(增強及拉伸簾線層)、纏繞鋼筋、漂浮層、外層復合而成。……