海底管道JCOE成形引起的残余变形及其对压溃承载能力的影响

谢 鹏，刘 昊，常江涛

（1.中山大学，广东珠海 519000；2.海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东珠海 519000）

0 引 言

海底管道是海洋油气资源运输的关键装备。在油气开采区，海底管道负责连接水下井口和水下管汇；在油气资源运输方面，管道穿越复杂海床地形与陆地终端相连，高效完成油气输运任务。随着经济社会的发展，世界各国对于油气资源需求量逐年增大，管道也朝着大口径化和制造精细化方向快速发展。JCOE 管道成形技术是一种先进的线管制造工艺[1]，通过改变生产设备工艺参数，可以制造多种不同材质、不同口径、不同壁厚的海底管道。由于其设备投资少，产品多样化程度高，JCOE 管道成形技术更加适应市场，是当今广泛应用的管道制造工艺类型。JCOE 制造过程主要分为五个步骤，如图1所示。大口径海底管道的成形与服役过程既涉及到接触、大变形、压溃等多种非线性因素，又涉及到“加载-卸载-回弹”的力学过程，工艺极其复杂。对模具行程和几何参数设置、管道制造机械成形力预测、管道成形后的残余变形、开口宽度、椭圆度预测，以及管道压溃承载能力的探究，是大口径JCOE 管道制造工艺中的关键技术难题[2～3]。

近几十年来，国内外诸多学者对管道的制造工艺开展了研究。早期关于UOE 管道成形分析方面成果较多。Kyriakides[4]最先提出UOE 管道制造工艺对材料力学性能的影响，指出冷塑形制造流程在材料内部留下的残余应力与应变会影响管道对内压与外压的承受能力；……