袁志達(dá)，王佐強(qiáng)，章仲怡，胡偉，康學(xué)君，張曉靈，郭宇禮

中海油能源發(fā)展股份有限公司清潔能源分公司，天津 300452

自1980 年起，我國(guó)開(kāi)始開(kāi)發(fā)開(kāi)采海洋油氣資源，目前，已有300 多條、超過(guò)6 000 km 的海底管道用于油氣輸運(yùn)，且每年還有一定數(shù)量的新建管道[1]。盡管近些年來(lái)柔性復(fù)合軟管在海洋油氣開(kāi)發(fā)中有一定的應(yīng)用，但目前服役的海底油氣管道還是以碳鋼管為主。在管道的設(shè)計(jì)階段，考慮一定的腐蝕余量，可以適當(dāng)增加壁厚；采用耐腐蝕鋼或不銹鋼復(fù)合管，或者增加防腐涂層以及采取犧牲陽(yáng)極等方式來(lái)預(yù)防和減緩腐蝕現(xiàn)象對(duì)鋼管的安全運(yùn)行的影響。在管道的運(yùn)維階段，一般則通過(guò)加注緩釋藥劑、殺菌藥劑等來(lái)延緩和抑制腐蝕，但效果有限。無(wú)論采取哪種措施，碳鋼管在服役使用期間，腐蝕問(wèn)題是普遍且不可避免的現(xiàn)象。如果腐蝕嚴(yán)重，將會(huì)引起管道的油氣泄漏，甚至引起海洋環(huán)境污染和油田的停產(chǎn)。對(duì)少量的管道穿孔泄漏，可以采取水下打卡箍方式來(lái)進(jìn)行維修。但如果管道腐蝕嚴(yán)重，則只能鋪設(shè)新的替代管道，以維持油田的生產(chǎn)，花費(fèi)巨大。對(duì)已腐蝕的鋼管，風(fēng)送涂料擠涂技術(shù)是一種較成熟的防腐治理技術(shù)，在陸地油氣田和市政燃?xì)獾裙艿乐杏兄^廣泛的應(yīng)用[2-7]。但由于存在較大的施工風(fēng)險(xiǎn)因素，如發(fā)生擠涂裝置卡堵、涂料凝固等，在海上油氣田的管道防腐治理中，鮮有應(yīng)用案例。近些年發(fā)展的柔性?xún)?nèi)襯管技術(shù)，是延緩海洋油氣管道腐蝕、延長(zhǎng)管道使用壽命的一種新技術(shù)[1]，具有施工速度快、不占用大型施工船舶、成本低等優(yōu)點(diǎn)，并在馬來(lái)西亞石油公司的海底管道中得以首次應(yīng)用[8-9]。因此，本文重點(diǎn)介紹柔性?xún)?nèi)襯管在海洋油氣管道中的施工過(guò)程及拖拉受力特點(diǎn)。

1 柔性增強(qiáng)型內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)

作為一種內(nèi)襯技術(shù)，聚乙烯（polyethylene，PE）內(nèi)襯管產(chǎn)品在修復(fù)較平直油氣管道領(lǐng)域有較廣泛應(yīng)用。但對(duì)于存在較大角度彎頭的管道，由于PE 內(nèi)襯管自身剛度較大，很難實(shí)現(xiàn)穿插過(guò)彎或者在彎管處存在較大的應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致PE 內(nèi)襯管容易過(guò)早的失效[10-12]。

柔性加強(qiáng)型內(nèi)襯管技術(shù)尤其對(duì)存在彎頭的海洋管道是另一種解決碳鋼管內(nèi)腐蝕問(wèn)題的切實(shí)有效的方法。如圖1 所示，這種內(nèi)襯管一般由3 層結(jié)構(gòu)組成，分別為防腐內(nèi)層、柔性編織加強(qiáng)層和外層。內(nèi)層主要為防腐層，根據(jù)輸送介質(zhì)條件的不同，可以采用聚乙烯（PE）、熱塑性聚氨酯彈性體(thermoplastic polyurethanes,TPU）或者聚偏二氟乙烯（polyvinylidene fluoride,PVDF）等高分子材料，從而到達(dá)耐酸、耐高溫、防滲透等目的；中間加強(qiáng)層可采取芳綸或滌綸纖維編織而成，主要起抵抗環(huán)向內(nèi)壓、抵抗安裝時(shí)的徑向拖拉力的作用；外層為耐磨層，主要為防止安裝和使用過(guò)程中內(nèi)襯管與被修復(fù)鋼管間的磨損，可以采用PE或TPU 材料[13-14]。

圖1 加強(qiáng)型內(nèi)襯管結(jié)構(gòu)

采用這種柔性加強(qiáng)內(nèi)襯設(shè)計(jì)技術(shù)，可以在實(shí)現(xiàn)鋼管防腐、延壽功能的同時(shí)，又具有較好的柔性和較大的抗內(nèi)壓與抗拉強(qiáng)度，既可單獨(dú)承壓又可與被修復(fù)鋼管復(fù)合使用，且能一次連續(xù)修復(fù)數(shù)公里管道并適應(yīng)多個(gè)90°彎管。因此，與重新鋪設(shè)海底管道的方案相比，柔性加強(qiáng)型內(nèi)襯管為海底管道修復(fù)行業(yè)提供了一個(gè)技術(shù)可行、快速與經(jīng)濟(jì)的選擇。

在內(nèi)襯管修復(fù)鋼管實(shí)施過(guò)程中，需要將內(nèi)襯管在被修復(fù)鋼管中拖拉就位，以實(shí)現(xiàn)安裝修復(fù)功能。對(duì)存在較多彎頭的海洋油氣管道，內(nèi)襯管的拖拉就位是整個(gè)安裝過(guò)程中最具挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵步驟，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)拖拉力是一項(xiàng)十分重要的前提工作。Barsoum等[13]采用ABAQUS 軟件對(duì)內(nèi)襯管在鋼管中的拖拉受力進(jìn)行了模擬分析，指出摩擦系數(shù)尤其彎頭處的摩擦系數(shù)對(duì)拖拉力大小有較大的影響。

2013 年，阿聯(lián)酋腐蝕防護(hù)系統(tǒng)公司（APS）采用其內(nèi)襯管專(zhuān)利產(chǎn)品為馬來(lái)西亞石油公司Samarang油田的一條即將到達(dá)35 a 設(shè)計(jì)使用壽命的8 吋輸油海管進(jìn)行了成功修復(fù)[8-9]。

隨后幾年，馬來(lái)西亞石油公司采用APS IFLTM內(nèi)襯管專(zhuān)利產(chǎn)品，總共修復(fù)了10 余條腐蝕嚴(yán)重的海管，總共節(jié)約上億美元的費(fèi)用。圖2 為馬來(lái)西亞石油公司采用內(nèi)襯管修復(fù)海底管道時(shí)的一張現(xiàn)場(chǎng)施工照片（圖片來(lái)源于www.worldpipelines.com）。

圖2 馬來(lái)西亞石油公司內(nèi)襯管修復(fù)施工現(xiàn)場(chǎng)

2 內(nèi)襯管安裝施工過(guò)程

在確定了對(duì)已腐蝕鋼管進(jìn)行柔性加強(qiáng)型內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)方案后，則需對(duì)管道的路由，兩端平臺(tái)特點(diǎn)，管道的管徑、壁厚、腐蝕情況、輸送介質(zhì)等進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研，以便作為設(shè)計(jì)輸入條件進(jìn)行內(nèi)襯管的設(shè)計(jì)與制造。同時(shí)，內(nèi)襯管的施工承包方需會(huì)同業(yè)主單位及軟管提供商，制定出詳細(xì)的內(nèi)襯管施工方案以及相應(yīng)的機(jī)具準(zhǔn)備工作。內(nèi)襯管海上安裝施工涉及多種設(shè)施設(shè)備，主要包括內(nèi)襯管卷盤(pán)的運(yùn)輸、平臺(tái)吊裝與就位及相應(yīng)的卷盤(pán)固定裝備，海底管道的清管、排水與干燥作業(yè)以及檢驗(yàn)檢測(cè)裝備，內(nèi)襯管的拖拉穿插作業(yè)所需的裝置裝備，內(nèi)襯管的接頭安裝裝備，內(nèi)襯管的通球檢測(cè)及試壓裝備等。因此，在施工方案的編制中，必須考慮到所有需要的裝備及規(guī)格參數(shù)的選取標(biāo)準(zhǔn)。概括而言，內(nèi)襯管的安裝過(guò)程主要包括以下幾個(gè)重要步驟。

1）對(duì)被修復(fù)管道的清洗

作為內(nèi)襯修復(fù)施工的開(kāi)始點(diǎn)，在正式管道修復(fù)前，需要對(duì)被修復(fù)管道進(jìn)行清管作業(yè)，對(duì)管道內(nèi)的異物、結(jié)蠟、結(jié)垢等進(jìn)行清除。通過(guò)管道清管作業(yè)，在確認(rèn)管道內(nèi)部滿(mǎn)足內(nèi)襯管修復(fù)要求后，將管道內(nèi)部殘留液體排干，進(jìn)行干燥并達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)。

2）對(duì)海管兩端的切割截?cái)嗉胺ㄌm焊接

綜合考慮后續(xù)內(nèi)襯管拖拉穿插作業(yè)的可行性與便利性，在管道兩端所在平臺(tái)合適處，確定被修復(fù)管道切割截?cái)辔恢?。此外，連接接頭的法蘭應(yīng)焊接到被截?cái)嗟墓艿纼啥恕２襟E1）和步驟2）可參見(jiàn)圖3。

圖3 被修復(fù)管道清洗與切割

3）內(nèi)襯管拖拉輔助裝置的安裝

內(nèi)襯管的拖拉力一般情況下達(dá)到幾噸到幾十噸的量級(jí)，靠人力拖拉很難實(shí)現(xiàn)，因此，一般需要采用絞車(chē)等拖拉裝備進(jìn)行拖拉（絞車(chē)布置于拖拉端）。此外，為保證拖拉的順暢及內(nèi)襯管的安全性，現(xiàn)場(chǎng)須安裝一定的內(nèi)襯管導(dǎo)向裝置，參見(jiàn)圖4。如果平臺(tái)空間有限，也可以將拖拉絞車(chē)布置在施工船舶上。

圖4 安裝拖拉輔助設(shè)施

4）內(nèi)襯管折U、裝船運(yùn)輸與就位

生產(chǎn)出的內(nèi)襯管帶出廠前，先儲(chǔ)存在儲(chǔ)運(yùn)滾筒上。需要在運(yùn)輸至海上進(jìn)行安裝前，將軟管過(guò)駁至運(yùn)輸船上的安裝滾筒，同時(shí)將內(nèi)襯管折U，使內(nèi)襯管由扁平狀態(tài)變?yōu)閁 型，同時(shí)內(nèi)襯管外面纏繞專(zhuān)用膠帶，以便于穿插拖拉作業(yè)。

5）管道兩端平臺(tái)的施工準(zhǔn)備

將運(yùn)輸船舶上的內(nèi)襯管安裝滾筒吊至拖拉起始端的平臺(tái)合適位置并進(jìn)行固定。如果平臺(tái)沒(méi)有足夠的空間和合適的位置，則需要將滾筒放置在船舶上，因此實(shí)際項(xiàng)目的船舶要求需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)的情況確定。步驟4）和步驟5）過(guò)程模擬參見(jiàn)圖5 。

圖5 內(nèi)襯管壓U 并過(guò)駁裝船

6）牽引和拖拉繩的穿插

如果被修復(fù)管道較短、拖拉力較小，牽引繩和拖拉繩則可以采用同一繩索進(jìn)行，可選擇較輕的尼龍繩。但如果被修復(fù)管道較長(zhǎng)、拖拉力較大，則拖拉繩須采用鋼絲繩，而牽引繩采用較輕質(zhì)的尼龍繩。對(duì)較輕質(zhì)的尼龍牽引繩，其穿插可通過(guò)發(fā)球筒將連接到清管球上的牽引繩從管道的一端打到另一端，完成牽引繩在管道中的貫穿。之后，再將牽引繩連接拖拉繩，進(jìn)行倒繩拖拉，實(shí)現(xiàn)拖拉繩在管道中的貫穿，參見(jiàn)圖6。

圖6 安裝牽引繩和拖拉繩

7）內(nèi)襯管的拖拉

拖拉繩在管道中貫穿就位后，即可將拖拉繩通過(guò)可自由旋轉(zhuǎn)的拖拉頭連接內(nèi)襯管進(jìn)行拖拉作業(yè)，旋轉(zhuǎn)頭可釋放拖拉過(guò)程中內(nèi)襯管自身產(chǎn)生的扭矩，最大限度地防止內(nèi)襯管在管道內(nèi)穿插時(shí)發(fā)生扭轉(zhuǎn)。在拖拉過(guò)程中，要控制拖拉速度，保持內(nèi)襯管與拖拉繩的受力均勻性，拖拉速度可控制在10 m/min 以下，并在拖拉過(guò)程中監(jiān)控拖拉力，防止因意外情況出現(xiàn)(如拖拉頭過(guò)彎時(shí)被卡住)拖拉力急劇上升的情況，參見(jiàn)圖7。

圖7 拖拉內(nèi)襯管

8）內(nèi)襯管漲開(kāi)與接頭安裝

內(nèi)襯管穿插入管道后，兩端切割并插入封堵盲板（或氣囊），通過(guò)向內(nèi)襯管內(nèi)充氣的方式，將內(nèi)襯管外面纏繞膠帶脹開(kāi)，以便被壓U 后的內(nèi)襯管恢復(fù)到圓形，并且貼緊到管道內(nèi)壁。之后，再把專(zhuān)用的內(nèi)襯管接頭裝配上，起到固定內(nèi)襯管以及密閉且連通后續(xù)鋼管的作用，參見(jiàn)圖8。

圖8 漲開(kāi)內(nèi)襯管與安裝接頭

9）試壓與管線(xiàn)恢復(fù)

內(nèi)襯管兩端加裝接頭后，根據(jù)原鋼管的運(yùn)行壓力進(jìn)行1.5 倍原壓力保壓測(cè)試。測(cè)試合格驗(yàn)收后對(duì)整條管線(xiàn)進(jìn)行恢復(fù)，完成內(nèi)襯管的修復(fù)作業(yè)，參見(jiàn)圖9。

圖9 試壓并恢復(fù)管線(xiàn)

3 內(nèi)襯管拖拉受力數(shù)值模型

如前文所述，在整個(gè)內(nèi)襯管的安裝施工過(guò)程中，穿插拖拉過(guò)程是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在安裝施工前，須對(duì)內(nèi)襯管的拖拉作業(yè)所需拖拉力進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，以選定合適的拖拉絞車(chē)、拖拉繩、測(cè)力計(jì)等設(shè)備以及評(píng)估內(nèi)襯管與被修復(fù)管道在拖拉過(guò)程中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全性。本章給出一種能計(jì)算內(nèi)襯管在被修復(fù)管道中拖拉力的計(jì)算模型，以指導(dǎo)施工設(shè)計(jì)和實(shí)施。

3.1 拖拉數(shù)值模型

如前文所述，內(nèi)襯管在被拖拉進(jìn)入被修復(fù)管道前，先對(duì)管體進(jìn)行壓U 型處理，從而使其處于折疊狀態(tài)。這樣做的目的是為了使內(nèi)襯管在鋼管中更容易被穿插牽拉。盡管內(nèi)襯管自身彎曲剛度較小，但經(jīng)壓U 折疊后，管體側(cè)向剛度會(huì)有所增加。因此，內(nèi)襯管在被修復(fù)鋼管中被拖拉時(shí)，所產(chǎn)生的拖拉力除由內(nèi)襯管自重引起的其與被修復(fù)管道管壁之間的摩擦力外，還需考慮過(guò)彎管段時(shí)，由于內(nèi)襯管體自身側(cè)向彎曲而產(chǎn)生的與被修復(fù)管道壁間的接觸摩擦力。本文使用OrcaFlex 軟件提供的管中管接觸摩擦理論[15]，建立一段含3 段直管、2 段彎管的內(nèi)襯管與被修復(fù)鋼管的接觸摩擦數(shù)值模型，來(lái)分析內(nèi)襯管在被修復(fù)鋼管中的拖拉過(guò)程與受力特點(diǎn)，數(shù)值模型如圖10 所示。模型中被修復(fù)鋼管外徑0.219 m，內(nèi)徑0.2 m,內(nèi)襯管直徑0.07 m，彎管段的半徑為5 倍的管徑。表1列出了鋼管各管段的長(zhǎng)度，整體鋼管模型的長(zhǎng)度為32 m。

表1 內(nèi)襯管拖拉模型鋼管各段長(zhǎng)度表

圖10 OrcaFlex 內(nèi)襯管拖拉受力模型

圖10 所示的分析模型中，由直管段與彎管段組成的鋼管兩端固定約束，待穿插內(nèi)襯管長(zhǎng)度與鋼管長(zhǎng)度一致，且預(yù)置于1 個(gè)支撐結(jié)構(gòu)上，忽略?xún)?nèi)襯管與該支撐結(jié)構(gòu)間的摩擦作用。鋼管內(nèi)部預(yù)置拖拉繩，拖拉繩一端連接拖拉絞車(chē)，另一端連接待穿插內(nèi)襯管前端。拖拉繩與內(nèi)襯管均與鋼管建立接觸摩擦關(guān)系。絞車(chē)回收速度設(shè)為0.1 m/s。通過(guò)這樣的模型設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)襯管通過(guò)拖拉繩由拖拉絞車(chē)拖拉，從鋼管右端下部進(jìn)入，直至到達(dá)鋼管左端部，內(nèi)襯管全部穿插拖拉進(jìn)行入鋼管的模擬。

很明顯，內(nèi)襯管與鋼管間的摩擦系數(shù)對(duì)拖拉力的大小有顯著影響，摩擦系數(shù)越大，則拖拉力越大[13]。在實(shí)際工程中，為準(zhǔn)確預(yù)估拖拉力值，須提前對(duì)摩擦系數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)標(biāo)定，且通過(guò)采用涂抹潤(rùn)滑油的方式來(lái)減小摩擦系數(shù)，從而減小摩擦力。參考相關(guān)研究[13]，內(nèi)襯管與鋼管間的摩擦系數(shù)假定為0.3。如前所述，內(nèi)襯管經(jīng)壓U 折疊后，管體側(cè)向彎曲剛度會(huì)有所增加，須調(diào)查內(nèi)襯管體側(cè)向彎曲剛度對(duì)拖拉力的影響。本研究重點(diǎn)考察了內(nèi)襯管3 種不同側(cè)向彎曲剛度對(duì)拖拉受力的影響，3 種內(nèi)襯管的特性見(jiàn)表2。

表2 3 種內(nèi)襯管特性表

3.2 拖拉力數(shù)值結(jié)果分析

3.2.1 內(nèi)襯管拖拉受力特點(diǎn)

考察內(nèi)襯管被拖拉處（左側(cè)端點(diǎn)）的受力時(shí)程，可以得出在整個(gè)拖拉過(guò)程中，內(nèi)襯管被拖拉至鋼管內(nèi)部不同位置時(shí)的拖拉力特點(diǎn)。圖11 給出3 種內(nèi)襯管的整個(gè)拖拉力時(shí)程變化。

圖11 3 種內(nèi)襯管在鋼管中拖拉力時(shí)程

從圖11 中可以看出，對(duì)所有3 種內(nèi)襯管，在拖拉過(guò)程中，當(dāng)內(nèi)襯管拖拉至平管和豎直管段時(shí)，拖拉力緩慢提升；但在彎管段，拖拉力均有陡升的現(xiàn)象（參見(jiàn)60～80 s、170～190 s 時(shí)間區(qū)間的拖拉力）。造成拖拉力具有這樣特點(diǎn)的原因可解釋如下：當(dāng)內(nèi)襯管在管道中被拖拉時(shí)，在水平管段時(shí)，拖拉力的提升是由于隨著進(jìn)入管道的內(nèi)襯管長(zhǎng)度增加，相應(yīng)的摩擦力增大造成的；在豎直管段時(shí)，隨著進(jìn)入長(zhǎng)度的增加，相應(yīng)的內(nèi)襯管重量增大，拖拉力也相應(yīng)地增大。從拖拉力時(shí)程還可以看出，在水平管段和豎直管段，拖拉力增大的梯度是不同的，豎直管段的梯度大于水平管段。但當(dāng)內(nèi)襯管被拖拉經(jīng)過(guò)彎管段時(shí)，由于鋼管彎管段對(duì)內(nèi)襯管有較大的反作用接觸力（簡(jiǎn)單的靜力關(guān)系，參見(jiàn)圖12），因此，造成相應(yīng)的摩擦力在彎管段劇增，即拖拉力陡增。根據(jù)以上對(duì)內(nèi)襯管拖拉受力特點(diǎn)的分析可知：在水平段和豎直段，摩擦力主要由重力產(chǎn)生；而在彎管處，彎管的反作用力較大。對(duì)無(wú)側(cè)向彎曲剛度的內(nèi)襯管A，我們可以手工計(jì)算得到的拖拉力的大小。通過(guò)圖11可以看出，對(duì)內(nèi)襯管A，手算得到的內(nèi)襯管拖拉力與軟件模型結(jié)果吻合良好。

圖12 具有一定側(cè)向彎曲剛度的內(nèi)襯管過(guò)彎管段時(shí)與鋼管的接觸關(guān)系示意

此外，如果內(nèi)襯管具有一定的側(cè)向彎曲剛度，拖拉力還需克服由于內(nèi)襯管彎曲過(guò)彎所產(chǎn)生的接觸壓力而引起的額外摩擦力。從圖12 中明顯可以看出，側(cè)向彎曲剛度越大，所需的拖拉力越大。圖13 給出了3 種不同彎曲剛度的內(nèi)襯管被拖拉經(jīng)過(guò)彎管段2 時(shí)，內(nèi)襯管與鋼管的接觸關(guān)系模擬結(jié)果。其中，紫色線(xiàn)段表示鋼管與內(nèi)襯管發(fā)生接觸部分鋼管的中心軸線(xiàn)；而白色點(diǎn)表示內(nèi)襯管與鋼管發(fā)生接觸部分，即內(nèi)襯管的接觸單元節(jié)點(diǎn)?？梢钥闯觯瑢?duì)于內(nèi)襯管A，由于沒(méi)有側(cè)向彎曲剛度，在過(guò)彎時(shí)，管體貼合在彎管段2 的內(nèi)弧上以及水平管段1 的下側(cè)管壁，內(nèi)襯管軸向與鋼管軸向呈基本平行狀態(tài)。而對(duì)于內(nèi)襯管B 和C，由于管體具有一定的側(cè)向彎曲剛度，在豎直管段有一部分管體接觸鋼管的右側(cè)管壁；在水平管段1，則有一部分接觸鋼管的上側(cè)管壁，內(nèi)襯管軸線(xiàn)與鋼管軸線(xiàn)呈交叉狀態(tài)，同時(shí)，管體側(cè)向彎曲剛度越大，則接觸長(zhǎng)度越大，接觸摩擦力越大。

圖13 3 種內(nèi)襯管過(guò)彎管段2 時(shí)與鋼管的接觸關(guān)系（t=190 s）

3.2.2 內(nèi)襯管沿管長(zhǎng)的軸向力特點(diǎn)

通過(guò)對(duì)內(nèi)襯管拖拉受力數(shù)值模擬，還可以得到不同拖拉時(shí)刻內(nèi)襯管沿管長(zhǎng)的軸向力分布。圖14 給出將整段內(nèi)襯管拖拉入鋼管內(nèi)的時(shí)刻（t=320 s），內(nèi)襯管沿管長(zhǎng)的軸向力分布情況。從圖14 可以看出，內(nèi)襯管拖拉入鋼管后，從鋼管入口到出口，內(nèi)襯管的軸向力是逐漸增大的，且在過(guò)彎段處，由于鋼管的彎管段對(duì)內(nèi)襯管的接觸反作用力較大，內(nèi)襯管軸力呈現(xiàn)陡增的特點(diǎn)。這與拖拉力時(shí)程曲線(xiàn)中，過(guò)彎管段時(shí)拖拉力陡增是一致的。同時(shí)，由于受內(nèi)襯管側(cè)向彎曲剛度的影響，在彎管段的兩側(cè)，內(nèi)襯管與鋼管壁產(chǎn)生較大的接觸壓力，引起軸向摩擦力的局部增大（參見(jiàn)圖14 中虛線(xiàn)圓圈中，內(nèi)襯管B 與C 軸向力的局部增大）。

圖14 拖拉就位時(shí)刻3 種內(nèi)襯管沿管長(zhǎng)軸向力分布

根據(jù)計(jì)算分析得到的內(nèi)襯管被拖拉就位后的軸力分布特點(diǎn)，建議在實(shí)際拖拉施工時(shí)，內(nèi)襯管在拖拉就位后、安裝接頭前，需要靜置一段時(shí)間，使其軸向內(nèi)力盡可能在自身材料彈性收縮作用下，有一個(gè)逐步消除的過(guò)程，從而避免在安裝接頭后的服役期內(nèi)，存在較大的軸向內(nèi)應(yīng)力而影響其使用壽命。

4 結(jié)論

內(nèi)襯管修復(fù)技術(shù)作為解決碳鋼管內(nèi)腐蝕并延長(zhǎng)既有腐蝕鋼管壽命的有效方法之一，必將會(huì)在海洋油氣管道的修復(fù)工程中得以廣泛應(yīng)用。本文介紹了內(nèi)襯管修復(fù)施工過(guò)程，并重點(diǎn)給出了計(jì)算分析內(nèi)襯管拖拉受力方法并討論了拖拉力的特點(diǎn)和影響因素等，結(jié)論與建議如下：

1)內(nèi)襯管在海洋管道修復(fù)拖拉時(shí)，需克服內(nèi)襯管與鋼管之間的摩擦力以及自重等。

2）本文采用OrcaFlex 軟件，建立了一種能模擬內(nèi)襯管在被修復(fù)鋼管中拖拉受力的模型，可以計(jì)算得出所需拖拉力大小，并考察內(nèi)襯管被拖拉過(guò)程軸向力特點(diǎn)等。

3）由于彎管段的存在使得拖拉力在彎管處出現(xiàn)陡增的現(xiàn)象，且內(nèi)襯管自身的彎曲剛度對(duì)拖拉力陡增影響明顯。所以，對(duì)存在較多彎管段的管道，拖拉力較大，拖拉會(huì)較困難。

4）對(duì)存在較多彎管段的海洋油氣管道進(jìn)行內(nèi)襯管穿插修復(fù)時(shí)，須仔細(xì)計(jì)算所需拖拉力值，采取必要措施，保證拖拉作業(yè)的順利完成。

5）內(nèi)襯管拖拉就位后，在安裝接頭前，須靜置一段時(shí)間，以消除由于拖拉引起的內(nèi)應(yīng)力。