钢悬链立管壁厚的设计方法

可以按照API RP 2RD、API RP 1111、DNV OS F201等标准进行SCR壁厚设计。

无论是API还是DNV标准，SCR壁厚通常需要由以下分析初步进行选取：

①内压爆裂分析。

②外压压溃分析。

除内压爆裂和外压压溃外，通常还进行压溃扩展分析。压溃扩展分析对立管设计不是强制性核校准则，压溃扩展计算结果仅供参考。对于海底管道，可以使用止屈器控制压溃扩展。而对于SCR，如出现局部压溃，则整个立管都需要更换。

初步选取的立管壁厚还需要通过强度、干涉、疲劳等分析进一步确定选取的壁厚是否合适。

下面仅以APR RP 2RD为例介绍SCR壁厚设计标准和程序。

1）环向应力分析

立管环向应力应小于允许的最大环向应力：

式中　C f——设计工况系数（表4-1）；

C a——许用应力系数，取2／3；

σy——最小屈服强度。

由立管内外压差引起的环向应力为

图4-5　典型设计流程图

表4-1　设计工况系数

式中　OD——标称外径；(www.xing528.com)

t——减去制造公差、腐蚀裕量和耐磨量后的最小壁厚；

p e——立管外压；

p i——立管内压。

环向应力利用因子ηhoop为

当ηhoop＜1时，立管不会发生环向爆裂。

2）静水压溃分析

立管静水压溃计算如下：

式中　D f——设计系数，对无缝钢管和电阻焊钢管取0.75，对双面埋弧焊钢管取0.6；

P e——弹性屈曲压力；

P y——同时拉伸时的屈服压力；

g——考虑管道椭圆度的缺陷因子；

s／s 0——临界弯曲应变比。

上述标准考虑了轴向力、弯曲和外压的综合影响。

压溃应力利用因子ηcollapse为

当ηcollapse＜1时，立管不会发生外压压溃。

计算中使用立管内外压差。静水压溃仅对安装工况进行评估，因为安装工况比操作工况更重要，在安装工况下立管内部没有压力或流体，立管内外压差最大。