复杂腐蚀缺陷深海管道压溃失效机理和安全评价

Corrosion is the main cause of the pipeline failure, which would result in not only large economical loss but also severe environmental pollution. Considerable attentions have been paid to the safety issue of deepwater pipelines. Therefore, acknowledgement of the failure mechanism and appropriate residual strength assessment of deepwater corroded pipelines become particularly important. Consequently, it is imperative to establish the safety evaluation system for deepwater corroded pipelines. On the basis of theoretical analysis, small scale experimental test and numerical simulation, this project attempt to investigate the collapse failure mechanism of pipelines under external pressure and the relationship between collapse capacity and corrosion parameters, focusing on complex corrosion shapes and corrosion colonies. Furthermore, residual strength assessment technique and safety evaluation method for deepwater corroded pipelines will be proposed. Breakthrough will tentatively to be made in small scale model test, collapse failure theory and safety evaluation method in this project.

腐蚀是引起深海管道失效的主要因素，管道失效将造成经济损失和环境污染等严重后果，其安全问题受到高度重视。因此明确深海环境下腐蚀缺陷深海管道的失效机理，建立安全评价方法的工作迫在眉睫。本课题旨在采用理论分析、小尺寸模型试验和数值仿真相结合的研究手段，重点考虑复杂形状腐蚀缺陷和复杂群腐蚀缺陷的影响，探索在外压荷载作用下深海管道的压溃失效模式和机理，揭示深海管道压溃荷载与复杂腐蚀状态之间的关系，发展复杂腐蚀缺陷深海管道剩余强度评估理论和技术，从而为建立深海腐蚀管道安全评价系统奠定基础。在深海腐蚀管道小尺寸模型试验技术、压溃失效分析理论、安全评价方法等方面将有新的突破。

腐蚀是深海管道最常见的缺陷形式，也是引发深海管道失效事故的主要原因之一，含腐蚀缺陷深海管道的安全问题受到高度重视。明确深海环境下腐蚀缺陷深海管道的失效机理，建立安全评价方法具有重要的理论和工程意义。在基金的资助下，采用理论分析、小尺寸模型试验和数值仿真相结合的研究手段，考虑复杂形状腐蚀和复杂群腐蚀的影响，探索了外压荷载作用下深海管道的压溃失效模式和机理，揭示了深海管道压溃荷载与复杂腐蚀状态之间的关系，发展了复杂腐蚀缺陷深海管道剩余强度评估理论和方法。.建立了等深度、椭圆和抛物线三种形状腐蚀深海管道二维和三维数值仿真模型，探索了复杂腐蚀形状对深海管道压溃模式和压溃荷载的影响规律，基于参数敏感性分析结果，给出了复杂形状腐蚀深海管道压溃荷载回归计算模型。考虑双点群腐蚀、三点群腐蚀和四点群腐蚀，研究了群腐蚀对深海管道压溃模式和压溃压力的影响规律，提出了群腐蚀深海管道压溃压力计算方法。基于结构稳定和弹塑性理论，给出了复杂形状深海管道屈曲压力解析解，推导了联合荷载下腐蚀管道极限弯矩承载力解析计算方法。考虑高强钢的影响，给出了腐蚀深海管道失效内压回归计算模型。基于采用小尺寸模型试验，研究了复杂腐蚀缺陷深海管道压溃失效机理，并进行了对比分析。基于课题研究成果，开发了复杂腐蚀缺陷深海管道剩余强度评估和安全评价软件。课题研究成果可以为深海腐蚀管道开展经济性和安全性相结合的完整性评价和维修策略的制定提供一定理论及认识方面的支撑。