隆起屈曲对海底管道近岸段设计的影响

黄 钰， 孙国民， 余志兵

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451)

0 引 言

埋设海底管道在温度、压力、构形缺陷、土壤抗力等因素的共同作用下[1]，出现管道拱出海床的总体屈曲现象，称作隆起屈曲。隆起屈曲虽然本身不作为管道的失效模式，但是会诱发其他失效模式，如屈服、疲劳、局部屈曲等，从而对埋设海底管道的运营安全造成较大危害。

海底管道按照服役水深通常可分为近岸段、浅水段和深水段。其中，近岸段主要针对登陆的海底管道，即将从海底管道登陆点向外海方向延伸500 m～5 km的区域定义为近岸段。与浅水段和深水段相比，近岸段处于大陆架地带，水深随海床地形变化明显，人类活动也更频繁，根据运营期管道保护的需要，近岸段海底管道通常都需要进行回填保护。近岸段海底管道服役环境复杂，诱发隆起屈曲的因素也更多。隆起屈曲的保护措施对近岸段海底管道的整体设计方案有较大影响，有必要进行深入研究。

1 近岸段海底管道隆起屈曲评估

1.1 温度和压力对隆起屈曲的影响

近岸段海底管道在温度和压力作用下产生的有效轴力会使管道沿轴线方向处于受压状态[2]，当管道在长度方向存在构型缺陷时，存在发生总体屈曲的风险。埋设管道在水平方向受到土壤的约束力较大，几乎不发生水平位移，因此埋设的海底管道主要受垂直方向总体屈曲风险的影响，即隆起屈曲的影响[3]。

依据DNV GL-RP-F110规范，约束状态下的管道受温度和压力的影响所产生的有效轴向力S0为