SY/T 7057-2016 动态立管

ICS75.180.10
E94
备案号：53473一2016 SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SYT7057-2016
动态立管
Dynamic risers

2016一01一07发布2016一06一01实施
国家能源局发布

1总则
1.1总则
1.1.1引言
本文件给出了海上石油和天然气行业中受静态和动态荷载作用的立管系统的结构设计、分析准则、要求和指南。
本文件的主要优势包括：
一基于柔性极限状态设计原则提供与安全等级一致的立管方案。
基于失效后果采用可接受标准的安全分级方法。
以荷载抗力系数设计(LRFD)形式提供最先进的极限状态函数，LRFD法采用基于可靠度的分项安全系数。作为备选方案，给出了简单保守的工作应力设计(WSD)方法。
提了有效的整体分析要求和指南，引入了设计校核（火效模式）、荷载条件和整体分析的荷载效成评估之间的一致联系。
允许使用基丁可靠性的设计方法等新技术和新方法。
设计的基本原则和功能要求均符合最先进的行业做法。
1.1.2目的
本文件的主要目的是：
一为石油和天然气行业的钻井、完井/修井、生产/注水或碳氢化合物运输（接入/外输）的钢制立管提供国际安全标准。
作为与合同相关的技术参考文件。
体现公认行业做法的先进技术和共识，作为立管设计和分析指南。

1.1.3应用范围
本文件适用于所有新建动态立管系统，以及已建立管的改造、操作和升级。
范围包括立管系统的设计、材料、制造、试验、操作、维护和再评估。还包括与文件、验证和质
量控制等相关的方面。主要目的是覆盖从浮式和固定式平台上操作的顶张紧和顺应式钢制立管系统的
设计和分析。本文件既适用于永久性作业（如采油、碳氢化合物输入/输出以及注水等），也适用于
临时性作业（如钻井以及完井/修井等作业）。
本文件适用于构成立管系统的所有带压部件的结构设计，且特别关注：
一外径与壁厚比小于45的单层管。
立管连接器以及张力节点和应力节点等其他立管部件。
指导性说明：
如果能够合理地估计钢管荷载，本文件也适用于复杂组合横截面（如脐带缆）中单根钢管设计。
本文件未直接考虑多管横截面（即管中管），只要假定这些管上的合理（保守）荷载分布，本文件也可用于此类横截面每个单管的设计。应特别关注钢管边界条件、温度以及局部接触荷载等。

原则上，对浮式结构类型、水深、立管应用和结构形式没有限制。然而，对于缺乏经验的新工
程，应特别注意确认可能存在的新失效机理、分析方法的有效性/适用性以及新的荷载和荷载组合。
指导性说明：
本文件应用于新型立管（如混合式立管系统、复杂立管管束等）时，应在文件中说明整体荷载效应的预测可以与传统立管系统具有相同的精度。通常要求通过物理试验来验证计算方法。
可以在文件中注明设计是否保守，也可以不注明典型浮式结构和立管布置如图1一2所示。典型立管系统的一些典型部件/重点位置如图1-3所示。
1.1.4其他规范
参考文件如与本文件的规定冲突，则以本文件的规定为准。
如果参考其他规范，除另有说明外，应采用本文件颁布之日有效的版本作为有效版本，见127。
DNV立管标准和推荐做法的结构如图I一I所示。
本文件提供了对于所有立管材料均有效的设计理念、荷载以及整体分析方法。本文件给出了钢材
的具体接受准则，钛金属和复合材料的验收标准正在制定中。为保持一致，这些推荐做法(RP)文
件采用了本文件中的安全理念和分析方法。
本文件符合DNV的海底管道系统标准DNV OS FIOI。DNV OS F1O1标准构成了立管材
料、试验和制造的主要参考文件。管子位移控制条件（如卷管)的成变限制和接受准则应符合
DNV OS F101。本文件和DNV OS F1O1的极限状态设计校核是相似的，但是由于控制失效模式和
土奖不确定性因索不同，安全系数存在·些差异。第5章将对此进行更详细的探讨。
指导性说明：
'与API(AIRP2RD和AIRP1111)所体现的当谕行业做法比，设计原则中的+要养别在于：
在ASMB和AP川规范中，静水力试验非常重要，通常决管道和外输立管的设计。血基于极限状态的
DNV OS标准是通过材料要求和试验相钻合，实现基于实际尖效模式和安全系数的设计。
API规范(RP2RD和RP111I)的隐含假设条件是位移控制的立管形状，次粤曲应力用于极端限制状
(ULS)设计校核。而DNV OS的假设条件为，重要立管位置（顶瑞和着泥点）均为荷载控制，除非另有争
议或文件规定。这意味着，AP规范中的疲步准则是隐式的过度弯曲控制，而不是与本文件相关的显式ULS设计校核。

2设计理念与设计原则
2.1总则
2.1.1目的
本章目的在于阐述本文件中所采用的安全原理和相应的极限状态设计方式。
2.1.2应用
本章适川丁按照本文件而制造的所有立管。本章也可为本文件在新准则等的扩展应用时提供指导。
2.2安全原理
2.2.1总则
本文件的目的是保证立管系统的设计、材料、制造、安装、试运行、操作、维修、再验证以及弃
置是安全的，并应考虑到公共安全和环境保护。
按照本文件制造的立管系统的完整性是由图21所示不同方面的原理综合保证的。
2.2.2安全目标
在从概念设计到回收或弃置所有阶段应建立计划和执行整体安全目标。
指导性说明：
所有公司都有针对人力、环境和财务问题的政策，这些政策一般都是总体要求，而在某些特定领域它们可以有更详细的目标和要求，这些政策宜作为一个特定立管系统安全目标的基础。一般要求如下：
与立管系统的运输、安装/回收、操作和维修等相关的一切工作不能发生任何威胁生命或导致不可接受的材料损伤或环境破坏的失效。
尽可能合理地减小对环境的影响(ALARP).
在立管和管道系统运行期间，不发生介质泄漏。

3荷载
3.1总则
3.1.1目的
本章定义了立管系统设计中应考虑的荷载，其划分为不同的荷载类别。
指导性说明：
荷载分类的目的是建立荷载效应与不同的不确定性因素和偶发性联系起来。
3.1.2应用
本章描述了LRFD准则中的各种荷载。
3.13荷载
荷载和变形应划分为以下四类：
压力(p)荷载(3.2).
功能(F)荷载(3.3)。
环境(E)荷载(3.4)。

4分析方法
4.1总则
4.1.1目的
本章目的是提出整体分析的要求。重点是评估与第5章设计准则相关的整体结构荷载效应。
4.1.2应用
以下提供了压力、功能和环境荷载的组合荷载效应。偶然荷载及其效应见5.5。
4.2介绍了SLS,ULS和ALS的极端荷载效应评估，而4.3.2讨论了FLS的情况。
4.13立管分析规程
ULS设计方法一览如图4-1所示。这种设计方法可以概括如下：
确认所有相关的设计工况和极限状态，方法有：失效模式影响分析、危险与操作分析和设计
审查。
考虑第3章定义的所有相关荷载。
按照第5章规定，进行立管初步设计和静态压力设计校核（破裂、环向屈曲和扩展屈曲）。
建立4.2.3定义的荷载条件。
确定第5章定义的组合设计准则的广义荷载效应。

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