图书介绍
海洋工程设计手册 海底管道分册pdf电子书版本下载
- 白勇，白强著；王立忠主审 著
- 出版社： 上海：上海交通大学出版社
- ISBN：9787313117502
- 出版时间：2014
- 标注页数：1264页
- 文件大小：340MB
- 文件页数：1375页
- 主题词：海洋工程－水下管道－技术手册
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图书目录
第1篇 力学设计 1
第1章 绪论 1
1.1 引言 2
1.2 设计阶段和设计过程 3
1.2.1 设计阶段 3
1.2.2 设计过程 4
1.3 分析设计 8
1.4 管道设计分析 9
1.4.1 概述 9
1.4.2 管道应力检验 10
1.4.3 悬跨分析 12
1.4.4 海底在位稳性分析 13
1.4.5 热膨胀分析 15
1.4.6 整体屈曲分析 16
1.4.7 管道安装 18
1.5 有限元分析 20
1.6 参考文献 21
第2章 管壁厚度及材料等级选择 23
2.1 引言 24
2.1.1 概述 24
2.1.2 管道设计规范 25
2.1.3 管壁厚度 26
2.2 材料等级选择 27
2.2.1 概述 27
2.2.2 制造、安装及运行成本考虑 27
2.2.3 材料等级优化 28
2.3 压力容器设计 29
2.3.1 概述 29
2.3.2 DNV-OS-F101 30
2.3.3 ABS海底管道系统建造与入级规范 31
2.3.4 美国联邦法规 32
2.3.5 API-RP-1111 33
2.4 等效应力标准 35
2.5 静水压溃 36
2.6 止屈器 38
2.6.1 止屈器的壁厚和长度 38
2.6.2 止屈器的间距 40
2.7 参考文献 41
第3章 金属管道的屈曲／压溃 43
3.1 引言 44
3.1.1 弯矩承载力 44
3.1.2 失效模式 46
3.2 极限弯矩的解析方法 51
3.2.1 极限应力面 51
3.2.2 弯矩 52
3.2.3 全塑性中和轴的位置 53
3.2.4 弯矩承载力 53
3.2.5 弯矩承载力计算公式的适用范围 54
3.3 有限元分析 55
3.3.1 引言 55
3.3.2 解析法与有限元分析的比较 56
3.3.3 组合载荷的承载力 59
3.3.4 利用系数和安全系数 63
3.4 抗弯强度计算指南 64
3.4.1 引言 64
3.4.2 抗弯强度计算 64
3.4.3 小结 68
3.5 参考文献 69
第4章 基于极限状态的强度设计 71
4.1 引言 72
4.1.1 极限状态设计 73
4.1.2 失效的定义 75
4.2 基于应力的设计和基于应变的设计 76
4.2.1 位移和载荷控制 76
4.2.2 基于应力的设计 77
4.2.3 基于应变的设计 78
4.2.4 基于应力的设计方法的适用范围 80
4.3 最大极限状态 82
4.3.1 爆破 82
4.3.2 局部屈曲／压溃 84
4.4 正常使用极限状态 87
4.5 疲劳极限状态 89
4.5.1 棘轮效应 89
4.5.2 整体屈曲和轴向移动 90
4.6 偶然极限状态 91
4.6.1 累积塑性应变 91
4.6.2 应变集中 92
4.6.3 偶然载荷 93
4.7 参考文献 94
第2篇 管道设计 97
第5章 海底管道的水力和热力分析 97
5.1 引言 98
5.2 输油管道 99
5.2.1 概述 99
5.2.2 管道沿程摩擦损失 99
5.2.3 管道沿程温降 101
5.2.4 管道停输后的温降 105
5.2.5 水锤 106
5.2.6 重启压力 107
5.3 输气管道 107
5.3.1 天然气的成分和性质 107
5.3.2 水平管道的水动力分析 109
5.3.3 起伏管道的水动力分析 110
5.3.4 摩擦系数 111
5.3.5 输气管道的平均压力 113
5.3.6 输气管道的热力分析 113
5.4 油气管道的水动力分析 114
5.4.1 多相流管道的沿程压降 114
5.4.2 截面含液率 115
5.4.3 两相流的流型判据 117
5.4.4 油气两相流的段塞 118
5.4.5 两相流的摩擦系数 120
5.4.6 油气两相流的侵蚀速率 121
5.5 输水管道 121
5.5.1 概述 121
5.5.2 输水管道的尺寸 122
5.5.3 输水管道的水头损失 122
5.5.4 水锤问题 124
5.6 商业设计分析软件 128
5.7 参考文献 128
第6章 管土相互作用 131
6.1 引言 132
6.1.1 土的类型与分类方法 132
6.1.2 摩擦系数 136
6.1.3 管-土模型 138
6.2 管道在粘性土中的沉降 139
6.2.1 引言 139
6.2.2 初始沉降 140
6.2.3 铺设效应 145
6.3 管道在非粘性土中的沉降 149
6.3.1 初始沉降 149
6.3.2 液化土中的竖向稳定性 150
6.4 管道的轴向载荷-位移响应 152
6.4.1 粘性土 153
6.4.2 非粘性土 154
6.5 管道的侧向载荷-位移响应 155
6.5.1 粘性土 156
6.5.2 非粘性土 160
6.5.3 侧向屈曲“轻”管和“重”管 161
6.5.4 侧向屈曲导致的土壤隆起 163
6.6 参考文献 165
第7章 管道周围的水动力学 167
7.1 引言 168
7.1.1 概述 168
7.1.2 波浪数据处理 168
7.2 波浪理论 170
7.2.1 概述 170
7.2.2 线性波浪理论 173
7.2.3 非线性波浪理论 180
7.3 稳定海流 180
7.4 水动力 181
7.4.1 水动力拖拽力和惯性力 181
7.4.2 水动力升力 185
7.5 参考文献 186
第8章 管道在位特性的有限元分析 189
8.1 引言 190
8.2 管道系统的有限元建模 191
8.2.1 静态分析涉及的问题 191
8.2.2 动态分析涉及的问题 193
8.3 有限元分析程序和载荷步骤 193
8.3.1 静态分析程序 195
8.3.2 动态分析程序 195
8.4 建模单元类型 195
8.5 非线性模型和海床模型 198
8.5.1 材料模型 198
8.5.2 几何非线性 199
8.5.3 边界条件 199
8.5.4 海床模型 199
8.6 有限元模型的验证 200
8.7 动态屈曲分析 202
8.8 停输操作过程中的循环在位特性 204
8.9 参考文献 206
第9章 热膨胀设计 207
9.1 引言 208
9.1.1 高压高温管道 208
9.1.2 热膨胀 209
9.2 管道应变 210
9.2.1 引言 210
9.2.2 压应变 211
9.2.3 热应变 212
9.2.4 摩擦应变 212
9.2.5 管道总应变 213
9.3 管道应力 214
9.3.1 压力效应 214
9.3.2 温度效应 218
9.3.3 管道应力 218
9.4 管道的有效轴向力 220
9.5 单管管道的膨胀 223
9.5.1 引言 223
9.5.2 轴向应变和管端膨胀 223
9.5.3 未约束边界长管的膨胀 226
9.5.4 具有不同管截面的长管的膨胀 227
9.5.5 具有衰减温度曲线的管道的膨胀 229
9.5.6 未约束短管的膨胀 230
9.6 PIP系统的膨胀 232
9.6.1 引言 232
9.6.2 虚拟固定点 232
9.6.3 管端膨胀 233
9.7 膨胀分析样例 235
9.7.1 具有恒定P和T曲线的出油管的膨胀 238
9.7.2 具有衰减温度曲线的出油管的膨胀 239
9.8 参考文献 240
第10章 侧向屈曲和管道轴向移动 241
10.1 引言 242
10.1.1 侧向屈曲响应 243
10.1.2 Hobbs法 244
10.1.3 侧向屈曲的极限状态设计 246
10.2 屈曲产生 247
10.2.1 有效轴向力 247
10.2.2 侧向屈曲 249
10.2.3 屈曲初始载荷 251
10.2.4 支墩参数对临界屈曲载荷的影响 252
10.2.5 屈曲启动设备的间距 255
10.2.6 屈曲可靠性 257
10.3 限制侧向屈曲 259
10.3.1 引言 259
10.3.2 蛇形铺设 260
10.3.3 支墩 261
10.3.4 分布式浮力 262
10.3.5 限制屈曲设备的比较 263
10.4 管道轴向移动 265
10.4.1 引言 265
10.4.2 钢悬链立管 267
10.4.3 海床斜坡 270
10.4.4 热瞬态 271
10.4.5 多相流特性 272
10.4.6 管道轴向移动的预防 274
10.5 参考文献 276
第11章 隆起屈曲 279
11.1 引言 280
11.2 隆起屈曲的解析方法 283
11.2.1 概述 283
11.2.2 隆起屈曲的驱动力 285
11.2.3 管道稳性 288
11.2.4 隆起运动分析 291
11.2.5 跳跃屈曲和隆起蠕变 293
11.3 隆起屈曲的有限元分析 297
11.3.1 概述 297
11.3.2 有限元建模 297
11.3.3 设计标准 300
11.4 限制隆起屈曲的稳定方法 301
11.4.1 概述 301
11.4.2 上拔阻力与隆起屈曲 303
11.5 限制隆起屈曲的设计 305
11.5.1 概述 305
11.5.2 减小驱动力 305
11.5.3 抛石或沉排稳定 306
11.5.4 管束 306
11.5.5 路径选择和轮廓平滑处理 307
11.6 参考文献 307
第12章 疲劳与断裂 309
12.1 引言 310
12.1.1 疲劳分析方法 311
12.1.2 S-N法与FM分析 311
12.2 S-N疲劳分析法 312
12.2.1 基于S-N曲线的疲劳评估 312
12.2.2 Miner准则 313
12.2.3 离岸工程疲劳设计标准 315
12.2.4 疲劳损伤的控制因素 318
12.2.5 提高疲劳寿命的技术 324
12.2.6 基于△ε-N曲线的疲劳评估 325
12.3 断裂 326
12.3.1 概述 326
12.3.2 裂纹形成和扩展 329
12.3.3 断裂韧性 330
12.3.4 疲劳裂纹扩展 337
12.3.5 工程临界评估 338
12.3.6 失效评估图 341
12.4 ECA工业规范 344
12.4.1 概述 344
12.4.2 PD6493 345
12.4.3 BS 7910 346
12.4.4 API 1104 347
12.4.5 DNV-RP-F108 347
12.4.6 DNV-OS-F101 348
12.5 参考文献 348
第13章 坐底稳性 351
13.1 引言 352
13.2 竖向坐底稳性 353
13.3 侧向坐底稳性 354
13.3.1 DNV-RP-E305 354
13.3.2 DNV-RP-F109 357
13.4 管／土相互作用 360
13.5 稳定措施 362
13.5.1 混凝土配重层 362
13.5.2 壁厚 363
13.5.3 开沟和回填 363
13.5.4 抛石 363
13.5.5 混凝土沉排 364
13.5.6 锚或锚杆 364
13.5.7 砂／水泥浆袋 364
13.6 接受准则 365
13.6.1 容许侧向位移 365
13.6.2 极限状态强度标准 365
13.7 稳性分析 366
13.7.1 稳性分析专用软件 366
13.7.2 干预设计的有限元分析 367
13.8 参考文献 370
第14章 管道跨段和涡致振动疲劳 373
14.1 引言 374
14.1.1 概述 374
14.1.2 结构静态模型 376
14.1.3 结构动态模型 377
14.1.4 本章目的 377
14.2 静态分析 378
14.2.1 解析分析 378
14.2.2 静态应力极限 380
14.3 动态分析 381
14.3.1 管道固有频率 382
14.3.2 悬跨段的涡致振动分析程序 384
14.3.3 疲劳损伤 388
14.3.4 响应幅值 389
14.3.5 模态分析 392
14.4 涡致振动减缓与跨段修正 393
14.4.1 概述 393
14.4.2 涡致振动减缓 394
14.4.3 跨段修正 395
14.5 样例 397
14.5.1 概述 397
14.5.2 疲劳评估 399
14.6 参考文献 402
第15章 作用力模型和波致疲劳 403
15.1 引言 404
15.2 疲劳分析 404
15.2.1 悬跨管道的疲劳 404
15.2.2 疲劳损伤评估程序 407
15.2.3 疲劳损伤接受准则 408
15.2.4 时域法求解疲劳损伤 408
15.2.5 频域法求解疲劳损伤 409
15.3 作用力模型 411
15.3.1 单跨的流向运动公式 411
15.3.2 模态分析 412
15.3.3 时域法 414
15.3.4 频域法 416
15.4 频域法和时域法比较 419
15.4.1 小结 420
15.5 参考文献 420
第16章 拖网冲击、拖拉及坠落物体 423
16.1 引言 424
16.2 拖网渔具 425
16.2.1 拖网渔具的基本种类 425
16.2.2 目前使用的最大拖网渔具 425
16.3 接受准则 426
16.3.1 冲击响应分析 426
16.3.2 拖拉响应分析 427
16.4 冲击响应分析 427
16.4.1 概述 427
16.4.2 冲击响应分析方法 427
16.4.3 钢管及涂层刚度 430
16.4.4 拖网板刚度、质量及水动力附加质量 433
16.4.5 冲击响应 434
16.5 拖拉载荷 436
16.6 拖拉响应分析的有限元模型 437
16.6.1 概述 437
16.6.2 有限元模型 438
16.6.3 分析方法 438
16.7 案例研究 440
16.7.1 概述 440
16.7.2 非平整海床管道的拖网拖拉 440
16.8 参考文献 446
第17章 套管系统和管束系统 447
17.1 引言 448
17.1.1 套管系统和管束系统 449
17.2 套管系统 451
17.2.1 概述 451
17.2.2 套管结构 451
17.2.3 结构设计和分析 460
17.2.4 设计标准 462
17.2.5 岸上制造接头和现场制造接头 463
17.2.6 套管的安装 464
17.3 管束系统 465
17.3.1 概述 465
17.3.2 管束结构 466
17.3.3 结构设计和分析 467
17.3.4 管束安装 475
17.4 参考文献 478
第18章 抗震设计 479
18.1 引言 480
18.2 地震的危害性 481
18.2.1 地表断层 481
18.2.2 滑坡 482
18.2.3 液化 483
18.3 管道抗震设计指南 484
18.3.1 管道抗震设计 484
18.3.2 管道设计标准 485
18.4 抗震设计方法 486
18.4.1 断层交错带的静态分析 486
18.4.2 地面波分析 487
18.4.3 设计的抗震等级 488
18.5 分析样例 488
18.5.1 断层交错情况下埋地管道的响应 489
18.5.2 地表波作用下裸置管道的响应 491
18.6 减灾方法 493
18.6.1 改变载荷和边界条件 494
18.6.2 改进管道结构 494
18.6.3 管道路径选择的优化 494
18.6.4 提高应急响应 495
18.7 参考文献 495
第19章 防腐及先进阴极保护设计 497
19.1 引言 498
19.2 阴极保护的基本原理 499
19.3 管道涂层 501
19.3.1 内涂层 501
19.3.2 外涂层 501
19.4 阴极保护设计参数 502
19.4.1 设计寿命 502
19.4.2 电流密度 502
19.4.3 涂层击穿系数 504
19.4.4 阳极材料性能 505
19.4.5 电阻率 507
19.4.6 阳极利用系数 507
19.5 电蚀阳极系统的设计 508
19.5.1 阳极选择 508
19.5.2 阴极保护设计实践 510
19.5.3 阳极间距的确定 511
19.5.4 管道阴极保护系统的改造 511
19.6 内腐蚀缓蚀剂 512
19.7 参考文献 513
第20章 极地管道 515
20.1 引言 516
20.1.1 气候数据和地貌 517
20.2 极地管道需考虑的问题 517
20.2.1 冰蚀 518
20.2.2 漩涡式冲刷 519
20.2.3 冻胀 520
20.2.4 融沉 521
20.2.5 隆起屈曲 522
20.3 极地管道设计方法 523
20.3.1 概述 523
20.3.2 管道结构 524
20.3.3 管道载荷 525
20.3.4 应变能力及设计标准 525
20.3.5 断裂力学及材料选择 526
20.3.6 极地管道设计程序 527
20.3.7 检测和维护 527
20.4 地热分析 528
20.4.1 地热设计 528
20.4.2 结构分析 530
20.5 冰蚀分析 531
20.5.1 概述 531
20.5.2 任意拉格朗日－欧拉法 532
20.5.3 耦合欧拉－拉格朗日法 533
20.6 安装技术 535
20.6.1 开沟 535
20.6.2 安装方法 536
20.7 参考文献 536
第21章 海底测量和定位 539
21.1 引言 540
21.1.1 概述 540
21.2 海底测量 541
21.2.1 海底测量的要求 541
21.2.2 海底测量的设备要求 545
21.2.3 海底剖面仪 547
21.2.4 磁强计 548
21.2.5 岩芯取样器和底部取样器 549
21.2.6 定位系统 549
21.3 海底计量与定位 550
21.3.1 传感器 551
21.3.2 校准 551
21.3.3 水柱参数 551
21.3.4 声学长基线 552
21.3.5 声学短基线和超短基线 554
21.4 海底土壤勘察 556
21.4.1 近海土壤勘察的设备要求 556
21.4.2 海底测量设备接口 560
21.5 参考文献 564
第22章 管道路径优化、接岸、连接及保护 565
22.1 引言 566
22.2 管道路由 566
22.2.1 引言 566
22.2.2 基本原则 567
22.2.3 成本问题 567
22.2.4 路径测量 568
22.2.5 路径优化 568
22.2.6 管道定线图 569
22.3 管道接岸 571
22.3.1 引言 571
22.3.2 管道接岸设计 571
22.3.3 管道接岸方法 573
22.4 管道连接 576
22.4.1 短管 578
22.4.2 侧拉 578
22.4.3 J型管牵引 579
22.4.4 连接并埋设 579
22.4.5 Stalk-on法 580
22.5 出油管开沟／埋设 585
22.5.1 喷水滑橇 585
22.5.2 开沟犁入 586
22.5.3 机械开挖机 588
22.5.4 流化开沟设备 589
22.6 出油管抛石 590
22.6.1 侧填 591
22.6.2 落石管 591
22.6.3 开底抛石 591
22.7 参考文献 592
第23章 Asgard油田出油管设计样例 593
23.1 引言 594
23.2 壁厚和管线管材料选择 594
23.2.1 概述 594
23.2.2 管线管材料选择 595
23.2.3 壁厚设计 595
23.3 极限状态强度标准 596
20.3.1 概述 596
23.3.2 组合载荷下爆破 596
23.3.3 局部屈曲／压溃 597
23.3.4 断裂 597
23.3.5 低循环疲劳 597
23.3.6 棘轮效应 599
23.4 安装和海底在位稳性 601
23.4.1 安装设计 601
23.4.2 海底在位稳性 602
23.5 针对整体屈曲、渔具载荷和涡致振动的设计 604
23.5.1 概述 604
23.5.2 整体屈曲 604
23.5.3 拖网板 606
23.5.4 涡致振动 610
23.6 参考文献 612
第3篇 柔性管和增强热塑性塑料管 615
第24章 柔性管 615
24.1 引言 616
24.2 柔性管的应用 617
24.2.1 柔性立管 618
24.2.2 柔性出油管 621
24.2.3 装卸软管 622
24.2.4 跨接管 624
24.2.5 钻井立管 624
24.3 柔性管系统及构件 625
24.3.1 互锁钢骨架 626
24.3.2 聚合物内护套 627
24.3.3 铠装层 627
24.3.4 聚合物外护套 631
24.3.5 柔性管的其他层及结构 631
24.3.6 主要辅助设备 632
24.4 参考文献 637
第25章 柔性管横截面和动态分析 639
25.1 引言 640
25.2 柔性管指南 640
25.2.1 API技术规范17K 641
25.2.2 API技术规范17J 641
25.2.3 API推荐规程17B 643
25.3 柔性管的材料和机械性能 644
25.3.1 密封件性能 645
25.3.2 铠装件性能 646
25.4 柔性管设计中的解析公式 649
25.4.1 分析和设计概述 649
25.4.2 柔性管解析建模 649
25.4.3 非粘接柔性管的解析方法 650
25.4.4 轴对称特性 652
25.4.5 抗弯特性 655
25.5 非粘接柔性管的有限元分析 656
25.5.1 静态分析 656
25.5.2 疲劳分析 657
25.6 参考文献 659
第26章 增强热塑性塑料管的拉压强度 661
26.1 引言 662
26.1.1 增强热塑性塑料管的材料 662
26.1.2 端部配件设计 663
26.1.3 优点及应用 664
26.2 规范要求 665
26.3 RTP管受拉性能 665
26.3.1 轴向拉伸试验 665
26.3.2 试验结果与有限元分析的比较 668
26.4 RTP管受压性能 669
26.4.1 轴向压缩试验 669
26.4.2 试验结果与有限元分析的比较 672
26.5 参考文献 674
第27章 增强热塑性塑料管的爆破强度 675
27.1 引言 676
27.2 实验分析 677
27.2.1 材料性能 677
27.2.2 爆破试验 678
27.3 解析分析 680
27.3.1 引言 680
27.3.2 坐标系 680
27.4 有限元分析 681
27.5 结果与比较 684
27.6 参考文献 685
第28章 增强热塑性塑料管的压溃 687
28.1 引言 688
28.2 增强热塑性塑料管压溃的解析分析 689
28.2.1 运动学 689
28.2.2 增强热塑性塑料管的各层材料 691
28.2.3 虚功原理 694
28.2.4 半径和壁厚的修正 695
28.2.5 解析方法 695
28.3 增强热塑性塑料管压溃的有限元分析 698
28.3.1 引言 698
28.3.2 有限元建模 698
28.4 增强热塑性塑料管压溃的分析样例 699
28.4.1 引言 699
28.4.2 输入数据 699
28.4.3 压力－椭圆度曲线 700
28.5 敏感性分析 702
28.5.1 初始缺陷的影响 702
28.5.2 剪切变形的影响 703
28.5.3 初始屈曲变形的影响 704
28.6 参考文献 705
第29章 增强热塑性塑料管的海上安装 707
29.1 引言 708
29.2 规范要求 711
29.3 增强热塑性塑料管安装的解析分析 712
29.3.1 引言 712
29.3.2 静态构形 713
29.4 增强热塑性塑料管安装的有限元分析 716
29.5 参数研究 720
29.5.1 水深 720
29.5.2 顶部铺设角度 721
29.5.3 沉没重量 723
29.5.4 海床刚度 724
29.5.5 小结 725
29.6 参考文献 726
第30章 增强热塑性塑料管的坐底稳性 727
30.1 引言 728
30.2 稳定方法 728
30.2.1 重力锚 729
30.2.2 岩石锚杆 730
30.2.3 混凝土沉排 731
30.2.4 抛石 731
30.3 增强热塑性塑料管的坐底稳性分析 733
30.3.1 设计参数 733
30.3.2 设计标准 735
30.3.3 解析分析 735
30.3.4 有限元分析 736
30.3.5 实验测试 739
30.3.6 小结 745
30.4 参考文献 745
第4篇 钢管线管、焊接和安装 747
第31章 高强度管线钢的应用 747
31.1 引言 748
31.2 高强度钢管线管的应用 749
31.2.1 X70管线管的应用 749
31.2.2 X80管线管在陆地管道的应用 754
31.2.3 高于X80等级的高强度钢 756
31.3 高强度钢的潜在优缺点 758
31.3.1 高强度钢的潜在优点 758
31.3.2 高强度钢的潜在缺点 759
31.4 高强度管线管的焊接 761
31.4.1 标准焊接技术的适用性 761
31.4.2 现场焊接项目经验 763
31.5 阴极保护 765
31.6 高强度钢的疲劳和断裂 766
31.7 材料性能要求 766
31.7.1 环向要求 766
31.7.2 纵向要求 767
31.7.3 材料性能要求的比较 767
31.8 参考文献 768
第32章 焊接和缺陷验收 771
32.1 引言 772
32.2 焊接修复分析 772
32.2.1 塑性压溃的容许挖补长度 773
32.2.2 不同评估标准下的容许挖补长度 775
32.3 容许挖补长度评估 777
32.3.1 安装管道的描述 777
32.3.2 分析方法 777
32.3.3 分析结果 779
32.4 结论 782
32.5 参考文献 783
第33章 安装设计 785
33.1 引言 786
33.2 管道安装船 787
33.2.1 引言 787
33.2.2 半潜式铺管船 790
33.2.3 铺管船和铺管驳船 791
33.2.4 卷管式铺管船 791
33.2.5 拖船 792
33.3 铺管方法 792
33.3.1 S型铺设法 793
33.3.2 J型铺设法 794
33.3.3 卷管式铺设法 796
33.3.4 拖管法 797
33.4 安装软件及规范要求 798
33.4.1 OFFPIPE软件 798
33.4.2 OrcaFlex软件 799
33.4.3 Flexcom软件 800
33.4.4 规范要求 800
33.5 安装的物理背景 801
33.5.1 S型铺设法 801
33.5.2 静态构形 802
33.5.3 下弯段和上弯段的曲率 803
33.5.4 静水压力 805
33.5.5 应变集中和残余应变 806
33.5.6 管道中的刚性段 807
33.5.7 干重／沉没重量 808
33.5.8 管道旋转 808
33.5.9 具有残余曲率的管道的安装特性 812
33.6 S型铺设法安装的解析方法 814
33.6.1 第一段 815
33.6.2 第二段 817
33.6.3 第三段 818
33.6.4 第四段 819
33.7 带流向阀的管道的安装有限元分析 820
33.7.1 管道的静态构形 820
33.7.2 管道在托管架上的滑动 822
33.7.3 安装流向阀 823
33.8 双介质管道的设计概念 824
33.8.1 引言 824
33.8.2 三介质和双介质管道的壁厚设计 825
33.8.3 安装非水密管道 826
33.8.4 S型铺设法与J型铺设法的比较 828
33.8.5 费用情况 830
33.9 参考文献 831
第5篇 管道完整性管理 833
第34章 管道试运行、运行和维护 833
34.1 引言 834
34.2 预试运行 834
34.2.1 注水、扫线和定径 835
34.2.2 压力测试 836
34.2.3 除水和烘干 839
34.3 试运行 840
34.4 运行 841
34.4.1 运行原理 841
34.4.2 管道安全 841
34.4.3 清管作业 843
34.4.4 管道停输 846
34.4.5 管道减压 847
34.5 维护 848
34.5.1 引言 848
34.5.2 管道阀 848
34.5.3 清管器接收器 849
34.5.4 管道位置标识 849
34.6 参考文献 850
第35章 腐蚀与腐蚀管道 851
35.1 引言 852
35.2 腐蚀缺陷预测 853
35.2.1 引言 853
35.2.2 无硫腐蚀－二氧化碳腐蚀 853
35.2.3 酸蚀－硫化氢腐蚀 854
35.2.4 腐蚀缺陷检查 855
35.2.5 腐蚀缺陷生长 856
35.2.6 腐蚀预测 856
35.3 腐蚀管道的剩余强度 865
35.3.1 NG-18标准 865
35.3.2 B31G标准 866
35.3.3 现有标准的评价 868
35.3.4 腐蚀机制 868
35.4 参考文献 872
第36章 腐蚀管道的屈曲／压溃 873
36.1 引言 874
36.2 组合载荷作用下管道的力矩承载力 874
36.2.1 概述 874
36.2.2 案例1：受压状态下的腐蚀区域 875
36.2.3 全塑性中和轴 876
36.2.4 弯矩承载力 878
36.2.5 关于公式的讨论 879
36.3 外压屈曲 882
36.4 Timoshenko公式的修正 885
36.5 弯曲和压力的相互作用 885
36.5.1 解析结果与有限元结果的比较 886
36.5.2 弯曲强度计算指南 890
36.5.3 最大容许弯矩 890
36.6 结论 894
36.7 参考文献 895
第37章 凹陷管道 897
37.1 引言 898
37.2 基于极限状态的凹陷管道标准 898
37.2.1 概述 898
37.2.2 正常使用极限状态（失圆度） 899
37.2.3 凹陷管道的爆破标准 900
37.2.4 含裂纹凹陷管道的断裂标准 900
37.2.5 凹陷管道的疲劳标准 900
37.2.6 凹陷管道屈曲和压溃的弯矩标准 901
37.3 含纵向裂纹的管道的断裂 903
37.3.1 含纵向裂纹的管道的失效压力 903
37.3.2 含凹陷和纵向缺口的管道的爆破压力 904
37.3.3 爆破强度标准 908
37.4 含周向裂纹管道的断裂 908
37.4.1 断裂条件和临界应力 908
37.4.2 材料韧度Kmat 909
37.4.3 净截面应力σn 909
37.4.4 最大容许轴向应力 910
37.5 基于可靠性的评估 910
37.5.1 设计公式与极限状态函数 910
37.5.2 不确定性的度量 911
37.6 设计样例 912
37.6.1 案例说明 912
37.6.2 参数测量 912
37.6.3 可靠性评估 913
37.6.4 敏感性研究 916
37.7 参考文献 918
第38章 管道检测和海底修复 921
38.1 管道检测 922
38.1.1 引言 922
38.1.2 金属损耗检测技术 924
38.1.3 非金属损耗检测用途的智能清管器 931
38.2 管道修理方法 933
38.2.1 传统修理方法 933
38.2.2 日常维护修理 935
38.3 深水管道修理 940
38.3.1 引言 940
38.3.2 非潜水修理系统的研究和发展 942
38.3.3 用于深水管道修理的智能封堵器 943
38.4 参考文献 946
第39章 柔性管的完整性管理 947
39.1 引言 948
39.1.1 概述 948
39.1.2 失效统计 949
39.1.3 风险管理方法 950
39.2 失效模式 950
39.2.1 端部配件 951
39.2.2 内骨架 951
39.2.3 内抗压护套 952
39.2.4 抗压铠装层 953
39.2.5 抗拉铠装层 953
39.2.6 外护套 954
39.2.7 防弯器 955
39.3 失效原因和机制 955
39.3.1 腐蚀 955
39.3.2 疲劳 957
39.3.3 侵蚀 958
39.3.4 温度 959
39.3.5 压力 960
39.3.6 产液成分 960
39.3.7 运行载荷 960
39.3.8 管道堵塞或限制流动 961
39.3.9 意外损伤 961
39.4 完整性管理策略 961
39.4.1 设计阶段的完整性管理系统 962
39.4.2 制造阶段的完整性管理系统 962
39.4.3 安装和试运行阶段的完整性管理系统 963
39.5 检查和监控概述 963
39.5.1 检查和监控方法 963
39.5.2 一般目视检查／近观检查 965
39.5.3 涡流 965
39.5.4 射线照相 966
39.5.5 超声技术 967
39.5.6 声发射 967
39.5.7 立管和锚链监控系统及磁各向异性和磁导率系统 967
39.5.8 钻孔液体参数监控 968
39.6 检测和分析方法 968
39.6.1 试样取样和分析 968
39.6.2 立管管道环真空试验 969
39.7 参考文献 969
第40章 泄漏探测系统 971
40.1 引言 972
40.2 泄漏探测方法 973
40.2.1 概述 973
40.2.2 外部泄漏探测系统 975
40.2.3 内部泄漏探测系统 976
40.3 不同方法的关键特征 980
40.4 泄漏探测原理 982
40.4.1 梯度交会法 982
40.4.2 质量平衡法 983
40.4.3 统计泄漏探测系统 983
40.4.4 负压波法 986
40.5 参考文献 988
第41章 光纤监控系统 989
41.1 引言 990
41.2 光纤传感器技术 991
41.2.1 光纤布拉格光栅传感器 991
41.2.2 分布式光纤传感器 993
41.3 传感光纤的种类 1001
41.3.1 通信光纤 1001
41.3.2 光子晶体光纤 1002
41.3.3 聚合物光纤 1002
41.4 光纤监控在海底管道上的应用 1003
41.4.1 目的 1003
41.4.2 光纤的选择 1004
41.4.3 光缆的几何结构 1004
41.4.4 管道接头处光纤的连接方法 1005
41.4.5 增强热塑性塑料管中的光纤布局 1005
41.4.6 管道光纤作业问题 1006
41.5 参考文献 1007
第6篇 风险与可靠性应用 1011
第42章 海底管道的风险分析 1011
42.1 引言 1012
42.1.1 概述 1012
42.1.2 风险分析的目的 1012
42.1.3 风险分析概念 1012
42.1.4 基于风险的检测和完整性管理 1013
42.2 接受准则 1014
42.2.1 概述 1014
42.2.2 个体风险 1015
42.2.3 社会风险 1015
42.2.4 环境风险 1016
42.2.5 财务风险 1016
42.3 触发事件识别 1017
42.4 起因分析 1018
42.4.1 概述 1018
42.4.2 故障树分析 1018
42.4.3 事件树分析 1019
42.5 触发事件的概率 1019
42.5.1 概述 1019
42.5.2 人为／组织失误概率 1020
42.6 风险的起因 1022
42.6.1 概述 1022
42.6.2 处于第一方位的个体风险 1023
42.6.3 社会、环境和材料损失风险 1023
42.7 基于定性评价和数据库的失效概率估算 1024
42.7.1 一般危险／管道损伤列表 1024
42.7.2 风险评价样例 1025
42.8 基于结构可靠性方法的失效概率估计 1027
42.8.1 概述 1027
42.8.2 可靠性指数和失效概率的简化计算 1028
42.8.3 强度／抗力模型 1029
42.8.4 强度不确定性评估 1029
42.9 后果分析 1030
42.9.1 后果建模 1030
42.9.2 失效后果估计 1033
42.10 样例1：海底输气管道的风险分析 1035
42.10.1 概述 1035
42.10.2 气体泄出 1036
42.10.3 个体风险 1039
42.10.4 社会风险 1040
42.10.5 环境风险 1042
42.10.6 物质损失风险 1042
42.10.7 风险估计 1044
42.11 样例2：坠落物体风险分析 1044
42.11.1 概述 1044
42.11.2 可接受风险水平 1044
42.11.3 定量起因分析 1045
42.11.4 结果 1048
42.11.5 后果分析 1049
42.12 样例3：使用基于风险的检测和完整性管理降低作业成本 1049
42.12.1 概述 1049
42.12.2 腐蚀管道的检测频率 1050
42.12.3 优先任务样例 1054
42.13 参考文献 1055
第43章 基于风险的检测 1059
43.1 引言 1060
43.1.1 目的 1060
43.2 风险术语的说明 1061
43.2.1 概述 1061
43.2.2 失效概率 1061
43.2.3 失效后果 1062
43.2.4 风险 1062
43.3 工作程序 1065
43.3.1 初步筛选 1066
43.3.2 初步评估 1067
43.3.3 详细评估 1071
43.4 管道基于风险的检测 1072
43.4.1 管道退化机制 1072
43.4.2 失效概率值的评估 1072
43.4.3 失效后果值的评估 1079
43.4.4 风险识别和准则 1081
43.5 参考文献 1082
第44章 基于可靠性的管道强度设计 1085
44.1 引言 1086
44.2 失效概率 1086
44.3 不确定性度量 1087
44.3.1 分布函数的选择 1087
44.3.2 确定统计值 1087
44.4 标定安全系数 1088
44.4.1 概述 1088
44.4.2 目标可靠性水平 1088
44.5 基于可靠性确定腐蚀裕量 1089
44.5.1 概述 1089
44.5.2 可靠性模型 1090
44.5.3 设计样例 1092
44.5.4 讨论 1097
44.5.5 建议 1098
44.6 参考文献 1098
第45章 管道设计的生命周期成本建模 1101
45.1 引言 1102
45.1.1 概述 1102
45.1.2 概率生命周期成本模型与确定性生命周期成本模型 1103
45.1.3 经济价值分析 1103
45.2 初始成本 1104
45.2.1 概述 1104
45.2.2 管理 1105
45.2.3 设计／工程服务 1106
45.2.4 材料和制造 1107
45.2.5 海上作业 1107
45.2.6 运行 1107
45.3 财务风险 1107
45.3.1 概述 1107
45.3.2 失效概率 1108
45.3.3 失效后果 1108
45.4 资金的时间价值 1110
45.5 使用生命周期成本模型的制造公差样例 1111
45.5.1 概述 1111
45.5.2 背景 1111
45.5.3 使用生命周期成本模型的分析步骤 1111
45.6 使用生命周期成本模型的坐底稳性样例 1122
45.6.1 引言 1122
45.6.2 使用生命周期成本模型的分析程序 1122
45.7 参考文献 1124
第46章 基于定量风险分析的基于风险的检测 1127
46.1 引言 1128
46.1.1 定义 1128
46.1.2 动机和目的 1129
46.2 方法和基本原理 1130
46.2.1 失效概率 1130
46.2.2 失效后果 1131
46.2.3 风险确定及检测方案 1132
46.3 基于定量风险分析的风险的检测程序 1132
46.3.1 信息收集 1133
46.3.2 风险接受准则 1133
46.3.3 管道分段 1134
46.3.4 定量风险评估 1135
46.3.5 高风险位置和主要退化机制 1139
46.3.6 检测方案 1139
46.4 案例研究 1140
46.4.1 管道分段 1141
46.4.2 失效概率计算 1141
46.4.3 失效概率修正 1143
46.4.4 失效概率分析 1144
46.4.5 失效后果识别 1145
46.4.6 风险确定 1145
46.4.7 高风险位置和主要退化机制 1147
46.4.8 检测方案 1148
46.4.9 小结 1148
46.5 参考文献 1148
第47章 基于风险和可靠性的适用性分析 1151
47.1 引言 1152
47.1.1 目标可靠性 1153
47.1.2 数据收集 1155
47.2 定量风险评估和目标可靠性 1156
47.2.1 管道分段 1156
47.2.2 失效概率 1157
47.2.3 失效后果 1158
47.2.4 目标可靠性 1158
47.3 结构可靠性分析和保压能力 1159
47.3.1 概述 1159
47.3.2 结构可靠性评估方法 1159
47.3.3 强度不确定性评估 1161
47.3.4 管道保压能力 1163
47.4 腐蚀速率 1164
47.5 基于风险和可靠性的适用性样例 1164
47.5.1 管道数据 1164
47.5.2 分析结果 1165
47.5.3 小结 1170
47.6 参考文献 1171
第48章 管道流动风险评估 1173
48.1 引言 1174
48.2 风险评估方法 1174
48.2.1 概述 1174
48.2.2 风险接受准则 1175
48.2.3 定量风险评估 1177
48.3 堵塞风险评估 1178
48.3.1 概述 1178
48.3.2 失效概率 1179
48.3.3 失效后果 1180
48.4 输气管道失效概率 1181
48.4.1 水合物形成曲线 1181
48.4.2 水合物形成概率 1183
48.5 输油管道失效概率 1189
48.5.1 析蜡温度曲线 1189
48.5.2 结蜡概率 1191
48.6 小结 1197
48.7 参考文献 1198
第49章 航运风险评估 1199
49.1 引言 1200
49.2 数据收集 1200
49.3 危险识别 1202
49.3.1 概述 1202
49.3.2 一般航运危险 1202
49.3.3 航运事故的统计数据 1205
49.4 失效概率评估 1206
49.4.1 概述 1206
49.4.2 概率计算方法 1207
49.4.3 船舶碰撞概率 1209
49.4.4 船舶搁浅概率 1209
49.5 失效后果评估 1210
49.5.1 评估方法 1210
49.5.2 成本效益分析 1211
49.5.3 人员可靠性分析 1211
49.6 风险评估 1212
49.7 参考文献 1212
第50章 油气溢出的失效后果建模 1215
50.1 引言 1216
50.2 详细评估 1216
50.2.1 定量风险评估 1216
50.2.2 失效后果 1218
50.2.3 失效概率 1220
50.3 溢油后果 1221
50.3.1 溢油扩散机制 1221
50.3.2 溢油蒸发机制 1222
50.3.3 溢油乳化机制 1223
50.4 溢气后果 1224
50.4.1 气体溶解模型 1225
50.4.2 气体溶解模型与喷流／羽状流模型的整合 1226
50.5 溢油样例 1229
50.6 参考文献 1232
第51章 环境影响评估 1235
51.1 引言 1236
51.2 环境影响评估的动机和目的 1236
51.3 环境影响评估程序 1237
51.3.1 环境影响评估指导原则 1237
51.3.2 环境影响评估程序 1238
51.4 溢油影响的分析方法 1240
51.4.1 环境效应 1241
51.4.2 清除和恢复 1241
51.4.3 溢油理论 1242
51.5 环境影响 1245
51.5.1 影响分类 1245
51.6 评估样例 1246
51.7 参考文献 1249
第52章 溢油响应方案 1251
52.1 引言 1252
52.2 溢油后果 1253
52.3 恢复计划 1255
52.3.1 补偿性恢复 1256
52.4 对环境的影响 1257
52.4.1 对野生生物的影响 1257
52.4.2 对海洋的影响 1259
52.5 清除成本和清除恢复 1260
52.5.1 清除成本的控制因素 1261
52.5.2 清除成本的估计方法 1263
52.6 参考文献 1264