多工况载荷作用下脐带缆终端承载能力计算研究

脐带缆终端是水下脐带缆关键的硬件设备,其在深海环境承受载荷复杂恶劣,对连接系统的承载能力提出了更高的要求。以南海某气田使用深水脐带缆终端为研究对象,基于国际标准化组织(International Organization for Standardization, ISO)和挪威船级社(Der Norske Veritas, DNV)相关标准,对脐带缆终端外结构部件按弹-塑性和纯弹性应力分析方法建立有限元模型并进行数值分析,得到其在生产工况下的轴向载荷能力、剪切载荷能力、弯矩能力和扭矩能力,并分析了不同吊装提升方式对深水脐带缆终端承载能力的影响。分析结果表明：正常生产工况下计算所得承载能力均满足相关标准评价指标;不同吊装提升方式对深水脐带缆终端承载能力影响不同;与两点提升吊装方案相比,四点提升吊装方案更不容易产生应力集中,满足安全强度要求。研究成果可为脐带缆终端设计和现场应用提供理论基础和技术参考。     

深海多工况载荷作用下软管连接器结构强度分析

在深海复杂特殊的环境下,海底软管连接器受多种载荷工况作用,会对海底管道安全运营以及整个水下生产系统的可靠性产生影响,从而对连接器的结构安全性能提出了更高的要求。基于此,以南海某气田软管鹅脖连接器深海安装工程为例,介绍了所应用的鹅脖连接器的工作原理和基本参数,分析了鹅脖连接器相较于传统立式连接器的优势。利用实验设计优化技术,针对鹅脖连接器在软管平铺阶段、连接器测漏和静水压测试三种深海工况进行了极限载荷计算研究,并在此基础上开展有限元模拟仿真计算分析和强度校核。结果表明：在不同载荷工况下对鹅脖连接器进行完整载荷工况检查,各工况条件下鹅脖连接器法兰上施加的所有载荷均满足要求;鹅脖连接器在各工况下整体应力均小于许用应力,整体结构综合强度足够,满足安全规范;各工况最大应力均集中在90°弯头处,对其进行强度校核,满足美国机械工程师协会 (American Society of Mechanical Engineers,ASME）标准使用要求。本文分析结果可为水下软管连接器的结构优化设计和深海安装提供理论基础和技术参考。