SY T 6558-2003 海上油气水井抗冰隔水管设计与制造规范.pdf
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1、ICS 13.100 E09 备囊号:11616-2003 s 中华人民共和国石油天然气行业标准SY /f 6558-2003 海上油气水井抗冰隔水管设计与制造规范Specifications for desi伊andmanufacture of offshore anti-Ce risers 。foil , gas and injection wells 2003-03-18发布2003-08-01实施国家经济贸易委员会发布SY Ir 6558-2003 目次前言.-.n 1 范围2 规范性引用文件.3 环境条件4 载荷-5 总体结构分析26 钢结构7 材料8 防腐9 制造.5 10 焊接6
2、11 运输和储存.8 12 检验.8 日文件与记录.12 I SY Ir 6558-2003 E 前言本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位:胜利石油管理局钻井工艺研究院、胜利石油管理局技术监督处。本标准主要起草人:徐常胜、樊敦秋、卢世红、张洪坷、王建龙。SY If 6558-2003 海上油气水井抗冰隔水管设计与制造规范1 范围本标准规定了海上油气水井抗冰隔水管的环境条件的选取、载荷计算、钢结构设计、制造、检验及标志、运输与储存。本标准适用于浅海油气水井抗冰隔水管(以下简称抗冰隔水管)的设计、制造与检验。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标
3、准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用本标准。GB985 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GB986 埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸SY IT 4084-95 滩海环境条件与载荷技术规范SYIT 4091 滩海石油工程防腐蚀技术规范SY IT 4094-95 浅海钢质固定平台结构设计与建造技术规范ANSII A WSD1 . 1 钢结构焊接规程3 环境条件3.1 一般要求3.1.1 环境条件系指所有影响海上抗冰隔
4、水管强度、稳定、制造、安装和使用的环境条件。它包括但不限于:a)风、雾、降水、气温;b)水深、潮沙、波浪、海流、海冰、地震、海生物、海水温度、海水水质;c)海底地貌、工程钻孔资料等。3.1.2 抗冰隔水管的环境条件应由具备资格的单位提供。3.1.3抗冰隔水管环境条件的原始资料应可靠、连续和有代表性。推算设计环境条件的方法应是公认的。3.1.4 抗冰隔水管环境条件的重现期应由作业者综合考虑各方面因素进行技术经济评价后确定。3.1.5 环境条件参数的选取应符合SY厅4084的规定。3.2 设计环境条件3.2.1 工作环境条件的选用应能保证抗冰隔水管的正常施工和使用。3.2.2 极端环境条件的选用应
5、以能保证抗冰隔水管的安全为标准。4载荷4.1 环境载荷4.1.1 作用于抗冰隔水管的环境载荷主要有:a)风载荷;b)波浪载荷;SY Ir 6558-2003 c)海流载荷;d)冰载荷;e)地震载荷。4. 1.2 环境载荷计算所需要的参数应是可靠的,计算方法应是公认的,必要时应作数学模拟计算或物理模型试验。4.1.3 环境载荷的计算应符合SY 4084-95的规定。4.2 使用载荷4.2.1 使用载荷是指抗冰隔水管在使用期间受到的除环境载荷以外的其他载荷。4.2.2 作用在抗冰隔水管上的使用载荷主要应包括以下几部分:a)抗冰隔水管在空气中的质量及上部设备、结构质量;b)作用于抗冰隔水管水下部分的
6、静水力。4.3 施工载荷施工载荷是指制造、装船、运输、安装等阶段的暂时性载荷。5 总体结构分析5.1 一般要求5. 1.1 抗冰隔水管的结构总体分析应建立一个与实际结构等效的计算模型,应考虑结构与周围介质之间的相互作用。所用的计算机程序应是公认的或发证检验机构认可的。5.1.2 计算抗冰隔水管的内力时,通常采用三维计算模型。5.1.3 抗冰隔水管的总体分析包括静力分析和动力分析,一般应以静力分析结果为设计依据。下列情况之一时,应进行动力分析,作为静力分析的补充和校核。a)抗冰隔水管的固有频率接近于设计海域内所形成的波浪中具有主要能量的波分量频率;b)凡冲击性载荷频率接近于抗冰隔水管的固有频率,
7、旦使结构产生重大动力响应;c)地面运动加速度大于或等于O.lg;d)当受到冰载荷作用时,应考虑冰载荷的动力影响。5.2 载荷组合原则5.2.1 载荷组合的基本原则应是抗冰隔水管在使用期间同时可能出现的最不和的载荷条件进行组合,并且取各载荷的相应最大值。5.2.2进行抗冰隔水管静力分析时,抗冰隔精结构叫的浮力庐予考虑;如行动力分析时,除考虑抗冰隔水管结构本身质量炼,还应考虑附加质量。5.2.3 当抗冰隔水管与其呻上设施(如眩平台)相萨pj应考虑抗冰F水管与相连接的海上设施的相互作用。在带有抗I隔水管的平台设计中,应将各个抗冰隔水管在水面以上至少设置两层连二jf s - J 接结构,且连接结构避开
8、挡吼区。连接结构应将抗冰隔弯管事少在二个以上苟向上与平台的主要结构连接成一体。5.3 静力分析5.3.1 静力分析的目的是求得在静力作用下抗冰隔水管结构各节点的位移和内力,用以校核抗冰隔水管的强度和刚度。5.3.2 抗冰隔水管可被模拟为具有梁单元的空间结构。5.3.3 对抗冰隔水管的边界条件应注意下列几点:2 a)分析抗冰隔水管与土之间的相互作用时,宜考虑土壤的非线性影响;b)当抗冰隔水管的横向位移较小时,可近似按线性分析;c)初步设计时,为简化计算,可将抗冰隔水管的下部模拟为一刚性固定端。刚性固定端位于设计泥面垂直向下T(m)处。设计泥面的位置在自然泥面下的距离应按地质条件决定。SY IT
9、6558-2003 建议T值按下列经验公式确定:对淤泥:T = (7.0 - 8.5)D 对硬粘土:T = (3.5 - 4.5)D 缺乏土壤资料时:T = 6.0D 式中:D一一抗冰隔水管外径,m。5.4 地震晌应分析地震载荷作用于冰面来位对隔水管结构最不利的主轴方向取载荷的100%,对与此轴相垂直的水平方向取载荷的11:)()%,对与水平面垂直的方向取载荷的50%,用这三个方向的地震引起的惯性力与静载荷同时作用币抗冰隔水管上,作为静力问题对抗冰隔水管进行结构分析。5.5 动力分析或疲劳强度当抗冰隔水管需要进行胁i,HJf或疲劳强度分析时,计算采用的方法应是公认的或满足所采用规范、标准的要求
10、。5.6 抗冰隔水管基础设计5.6.1 抗冰隔水管基础应设忧成能够承受静载荷或循环载荷产生的横向载荷。5.6.2 可采用线性基础或非线性基础进行抗冰隔定管辜福夜拟。在使7有线性基础时,应保证线性基础等效于实际的桩-i!系统;在使用非线性主础时,应能够模拟桩一土系统的侧向载荷一变位特性(p-y曲线),还应试足Q-Z曲线-(T-Z曲线。5.7 结构施工分析若抗冰隔水管采用抒桩方式施工,应进行结构施工分析。6钢结构r一一-6.1 一般规定6.1.1抗冰隔水管应手全可靠,吧抖工及使用的各个阶段由于结汩破坏而造成生命、财产损失和环境污染。6.1.2 结构设计应满足构件对强度和稳定的要求,必要时还应满足疲
11、劳要求,同时避免产生过大的变形和振动。6.1.3 钢结构可采用许用应力计算的方法进行设计。6.2 许用应力6.2.1 在工作环境和施工条件下,构件材料的许用应力应符合表1的规定。表1材料许只应力应力种类许用应力符号许用应力值,N/mm2 抗拉、抗压、时弯 0.6s 抗剪、h甲冉一醺, r J 0.411, 承压面(磨平)dJ 0.9s 注:s为钢材屈服强度,N/mm2。6.2.2 在工作环境下,对接焊缝的许用应力应等于母材的许用应力。填角焊缝的抗拉、抗剪的许用应力均应取0.4叭。6.2.3 在极端环境条件下,各种载荷组合后的构件许用应力可提高1/3;但计算所得的截面,不得小于按照工作环境条件所
12、得的截面。3 SY Ir 6558-2003 6.3构件强度6.3.1 抗冰隔水管在设计载荷作用下其强度要求和计算见式(1)和式(2)0=2土O.9/M?飞、,-A /1、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . =手。Uml . (2) 式中:一一轴向应力,N/mmz;r一一剪应力,N/md;N一一计算截面的轴向力,N; A一一-计算截面的面积,mm2; Mx My一一计算截面分别绕z轴和y轴的弯距,Nmm; W一一计算截面的剖面模数,mm3; Q一一计算截面的剪力,N; Dm一一抗冰隔水管的平均直径,mm; t一一抗冰隔水管壁厚
13、,mmo 6.3.2抗冰隔水管采用快速接头时,应在考虑组合载荷及与抗冰隔水管相关平台结构的条件下,采用公认的计算程序对快速接头进行强度分析,并出具正式计算报告书。该计算报告书应经发证检验机构认可;抗冰隔水管不采用快速接头时,其各管段间的焊接质量应取得发证检验机构的认可。6.4 结构型式与标识6.4.1 结构型式:抗冰隔水管结构型式可分为带快速接头的和不带快速接头的两种。带快速接头的抗冰隔水管由管体、外螺纹接头和内螺纹接头等组成。抗冰隔水管依靠快速接头在钻井现场实现抗冰隔水管各管段的连接。不带快速接头的抗冰隔水管仅由管体组成O抗冰隔水管依靠焊接在钻井现场实现抗冰隔水管各管段的连接。6.4.2 标
14、识。6.4.2.1 抗冰隔水管整体部分代号用区块位置命名,其表示方法为:xx一xx x x - GSG 了1抗冰隔峭的隔水管汉语拼音字头油气水井序号区块代号企业代号(汉语拼音字头)6.4.2.2 抗冰隔水管各管段部分代号用位置代号命名,其表示方法为:GSG -x X L呻序号抗冰隔水管的隔水管汉语拼音字头4 SY Ir 6558-2003 6.5 腐蚀椅量按照本章计算的构件尺寸未考虑腐蚀裕量,在设计时应结合抗冰隔水管所处的环境及防腐措施考虑腐蚀裕量。7 材料7.1 确定抗冰隔水管材料时,除应考虑钢材化学成分和力学性能外,还应考虑各个部位所承受的应力状态、各构件的厚度、工作环境温度以及钢材的断裂
15、韧性、疲劳性能和抗层状撕裂能力。7.2抗冰隔水管所用的材料应具有合乎要求的出厂证书(包括钢材的炉号、批号、化学成分、机械性能等)和由建造单位复验并经发证检验机构认可的试验报告。不符合要求的钢材不能使用。7.3最小设计温度应考虑抗冰隔水管处于最低工作环境时不发生脆性破坏来选择钢材等级的温度O最低天文潮潮面以上结构的最低设计温度应比作业诲区至少连续10年中最冷月月平均气温的算术平均值低5t;最低天文潮潮面以下结构的最低设计温度应比作业海区至少连续10年中最冷月月平均海水温度的算术平均值低5t。7.4抗冰隔水管结构用材料的屈强比(屈服强度/抗拉强度)应符合下列规定:a)一般强度结构用钢,其屈强比应不
16、大于0.7;b)高强度结构用钢,其屈强比应不大于0.8507.5 在施工建造中,若需钢材的替代,设计者应充分考虑替代钢材的化学成分和机械性能,必要时应进行有关的分析、计算和试验。当证明替代钢材满足原设计要求或作业者同意改变原设计要求,并经发证检验机构认可后,才能使用替代钢材。8 防腐8.1 大气区、飞溅区和全浸区应采取不同的防腐措施。82 当结构腐蚀裕量所需的参数无法确定时,对使用年限不超过15年的抗冰隔水管,其飞溅区的结构腐蚀裕量应不少于3mm,全浸区应不少于1mmo8.3 防腐方式、方法、要求、检查应符合SY 4091的规定。9 制造9.1 号料在钢板上号料时,直线长度小于或等于3m时,直
17、线度的误差应不超过1mr时直线长度大于3m时,误差应不超过2mm;角度的误差应不超过1.5mm/m;曲线、外形尺寸和理论线的误差应不超过2mm。9.2切割9.2.1 抗冰隔水管所用钢板的切割和坡口加工可采用机械加工或气割(自动和半自动)的方法。9.2.2抗冰隔水管的被切割的构件切割边缘的误差要求:a)后续工序采用自动焊接时,直线度应不超过0.5mm;b)后续工序采用于工焊接时,直线度应不超过1.5mm;c)外形尺寸的误差应不超过3mm;d)板和型钢坡口角度的误差应不超过40; e)管坡口角度的误差应不超过50。9.3 冷加工9.3.1 在选用钢材和制定加工工艺时,应使构件在冷加工成形后的机械性
18、能,特别是冲击韧性,保持该等级钢材的规定值。9.3.2 不同钢级冷加工成形条件以R/t的极限为依据(R为冷加工成形构件的弯曲半径,t为构件SY Ir 6558-2003 厚度)0R/t的极限值由钢厂按钢级提供。当R/t小于极限值时,形成的构件需进行热处理,使其机械性能达到该等级钢材的规定值。9.4 热加工构件经热加工成形后的机械性能仍应保持该等级钢材的规定值,否则需进行热处理,使其达到规定值。以热处理或控制轧制状态供应的钢材,经过热加工成形后,应重新进行热处理,以恢复均匀的金相组织和机械性能。9.5 对接9.5.1 抗冰隔水管的本体,等厚度钢板对接时弘扳缝两侧的钢板应调整到同一平面,局部接缝可
19、以有少许错边,错边值按板厚t应符合如下规定(见图1):乙仍少仍仍有穷乡杉仍少万仍约j圈1等厚度铜板穆-a小于0.15t,且虚不大于2mm:一一如接缝为X型坡口,护应不大于3p9.5.2抗冰隔水管的本体,不同厚度对接时,板厚差为下列数值时则应将较厚钢板的边缘削斜,自j斜部分的长度应大于板岸剿咱(见图2): 一一较薄钢板的厚度t2不大于10mm,板厚差超过3mmT时;一一较薄钢板的厚度t大于10mm,板厚差过4mm时。9.5.3对接钢板的坡口形式可根据焊接菇,等照臼985:GB怖的有关规定执行。9.5.4对接钢板的装配间隙乓符合焊接工严要求当铜板厚度大?m时,应保证充分焊透。9.6 构件公差要求9
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