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摘要：上世纪七十年代以来，管道在液、固、流态物质的运输渠道中得到越来越广泛的应用。这是因为管道运输不受时间的限制，运输量大，运输安全性高，运输成本低廉。海底管线是管道运输的一个重要组成部分，在海底进行运输方面同样发挥着不可替代的作用。本文主要对海底管线经常出现屈曲剧变问题做出介绍，深入分析研究了屈曲剧变的特性，为完善海底管线提供了宝贵经验。
关键词：海底管线；屈曲剧变；特性分析
目前，铺设海底管道线这项工程刚兴起几十年的时间，由于海底作业难度大，在铺设海底管道线时，时常发生一些技术故障，即使在海底管道线铺设完成后，铺设好的管道也会发生一些故障。例如海底管线发生屈曲剧变等问题。而此时对海底管道线的修建技术还处于发展阶段，这需要对这项技术不断地进行完善，以便使其更好地应对海底管道线出现的问题。
1.海底管线屈曲剧变
1.1.海底管线屈曲剧变概念
作为海洋油气集输与储运系统的一个重要组成部分，海底管线起着不可替代的作用。但海底管线的屈曲剧变问题容易造成管线失效，使海底管线在发挥作用时受限。管线屈曲的内容主要指管线在内外温差和压差较大时，由于受到地基土的约束作用，无法自由变形，在管线的内部产生附加应力，使管线发生竖向或水平向的弯曲。这种弯曲给海底管线造成很大影响。不仅对管线的安全运营造成威胁，而且还给海底管道运输业造成重大经济损失。
1.2.海底管线屈曲剧变的形态
根据管线屈曲特点，可将管线的屈曲剧变可分成两类，一是水平向屈曲模式，二是竖直向屈曲模式。竖直向屈曲模式，是指管线在温度应力和内部压力的作用下由于受到地基土体的约束，无法自由变形而产生的垂直向上隆起，常发生于全埋管线或半埋管线中。水平向屈曲模式，是指管线在温度应力和内部压力的作用下由于受到地基土体的约束，无法自由变形而产生的水平方向的蛇形位移，常发生于半埋管线或不埋管线中。从这两种屈曲形态定义中可以看出影响管线变形的一些因素，这为分析管线屈曲原因提供了参考。
2.管线屈曲剧变原因分析
由于海底作业的工作环境极为恶劣，施工难度也较大，海底管线在运行过程中存在的风险要远高于架设在陆地上的一些管道路线，而且出现问题的概率也更高。海流、波浪、腐蚀、潮汐等作用都会对管线造成一定影响，船锚、平台或船舶掉落物、渔网等撞击拖挂等情况也会导致海底管线发生屈曲剧变。具体来从温度、地基摩擦力、海底管线初始状态这三个方面来说明。
2.1.温度
石油、天然气的运输必须在高温高压条件下进行，因为在高温高压环境中，石蜡分馏的固化程度会降低，运输费用也得到有效降低。但海底管线内壁在温度和内部压力共同作用下，会产生轴向的压缩应力，这种作用力会导致管线的屈曲、变形，更甚者发生管线断裂情况。
2.2.地基土体束缚
地基土体利用绑缚的方式来对管线进行约束，这种做法会使海底管线的灵活性降低。管线在承受温差和压差带来的应力时，不能够快速地释放出去，在不断累积的应力作用下，发生急剧弯曲。因此地基土体对管线的约束是导致管线屈曲变形的主要原因。但由于土体性质变异性大，抗力发挥过程复杂，加之管线具有多层保温结构，增加了这一问题的复杂程度
2.3.海底管线初始状态
海底管线铺设遇到的问题更多，在这些问题中有很多是不可变因素，这造成管线铺设时的一些初始缺陷。初始缺陷主要包含两种情况，第一，海底管线自身的几何缺陷。第二，由不规则海底地貌和海床特征造成的初始缺陷。这些初始状态都会诱发管线的屈曲剧变。
3.防止海底管线发生屈曲剧变相关措施
3.1.海底管线设计方面相关措施
设计是海底管线铺设工程第一步，只有按照设计的内容进行，才能将出现管线屈曲问题的风险降到最低。在对海底管线进行设计时，，确保这项工程的每个环节和细节在设计中都能够得到体现。具体来讲，设计工作主要分为两步，一是设计前资料的准备工作，二是设计过程中的资料综合运用环节。资料的准备工作较为繁琐，要对施工海域进行长期的考察，搜集相关的海底地形资料、海底地质信息、所处地球板块情况、洋流和暗流规律、经济活动状况、往来船只主要业务活动，此外还有管道材质选择、运输物质性质分析等，在设计环节中主要是在对铺设过程中的每一个方面深入分析，并结合相关资料设计出科学合理的施工方案。
3.2.海底管线铺设方面相关措施
管线屈曲剧变这个问题也可以归结到海底管线铺设环节中。为确保工程质量，在施工过程中，要严格按照设计方案进行铺设。对施工人员进行突击培训，确保每个工作人员的专业素质能够达标在铺设过程中，要规范操作，保证每个环节顺利完成。一项工程有一个部门或团队来建设，这很难完成，需要不同部门、不同团队共同合作才可以。为此，要培养施工人员的责任意识、安全意识和合作意识，只有做好前期准备工作，才能够确保工程的顺利进行。采购工程材料是施工过程中的一个重要方面，必须确保材料质量。在采购过程中，要严格按照设计方案中规定的材质、大小、形状、色彩和数量来购买，严禁偷工省料、以次充好现象。
3.3.海底管线维护方面相关措施
在海底管线铺设完成后，还要注重对海底管线的维护工作，因为维护工作在预防、降低海底管线屈曲剧变方面同样发挥着重要作用。定期对海底管线进行维护，对存在管线上的一些威胁因素进行及时排除，对管线自身一些设施设备进行科学修缮等工作。例如，一些渔网缠缚在海底管线上时，这些渔网在洋流作用下，会对管线产生一定的推拉力，这种力量超过管线承受范围后，会导致管线发生变形、屈曲。因此，在对海底管线进行维护过程中，遇到这种情况，要及时地把渔网清除，减缓管线压力。
结语：
随着经济的快速发展，各类商品物资的运输线路也得到了充足的发展。其中的海底管道线引起人们的普遍关注。海底管道线引起关注的原因可归结为两点，该项工程是一个海底作业工程，铺设和维护的难度大。另一方面为海底管道线实现了海底工程零的突破，具有重要纪念意义。在分析解决海底管线屈曲剧变问题过程中，可以看到我国在解决这类问题方面不断走向成熟。
参考文献：
[1] 王武刚.初始缺陷海底管线的屈曲剧变特性研究[J].天津大学建工学院，2009（05）：6-9.
[2] 庄元，宋少桥.海底管线埋深问题研究[J].大连海事大学学报，2013（01）：61-64.
关键词：海底管线；屈曲剧变；特性分析
目前，铺设海底管道线这项工程刚兴起几十年的时间，由于海底作业难度大，在铺设海底管道线时，时常发生一些技术故障，即使在海底管道线铺设完成后，铺设好的管道也会发生一些故障。例如海底管线发生屈曲剧变等问题。而此时对海底管道线的修建技术还处于发展阶段，这需要对这项技术不断地进行完善，以便使其更好地应对海底管道线出现的问题。
1.海底管线屈曲剧变
1.1.海底管线屈曲剧变概念
作为海洋油气集输与储运系统的一个重要组成部分，海底管线起着不可替代的作用。但海底管线的屈曲剧变问题容易造成管线失效，使海底管线在发挥作用时受限。管线屈曲的内容主要指管线在内外温差和压差较大时，由于受到地基土的约束作用，无法自由变形，在管线的内部产生附加应力，使管线发生竖向或水平向的弯曲。这种弯曲给海底管线造成很大影响。不仅对管线的安全运营造成威胁，而且还给海底管道运输业造成重大经济损失。
1.2.海底管线屈曲剧变的形态
根据管线屈曲特点，可将管线的屈曲剧变可分成两类，一是水平向屈曲模式，二是竖直向屈曲模式。竖直向屈曲模式，是指管线在温度应力和内部压力的作用下由于受到地基土体的约束，无法自由变形而产生的垂直向上隆起，常发生于全埋管线或半埋管线中。水平向屈曲模式，是指管线在温度应力和内部压力的作用下由于受到地基土体的约束，无法自由变形而产生的水平方向的蛇形位移，常发生于半埋管线或不埋管线中。从这两种屈曲形态定义中可以看出影响管线变形的一些因素，这为分析管线屈曲原因提供了参考。
2.管线屈曲剧变原因分析
由于海底作业的工作环境极为恶劣，施工难度也较大，海底管线在运行过程中存在的风险要远高于架设在陆地上的一些管道路线，而且出现问题的概率也更高。海流、波浪、腐蚀、潮汐等作用都会对管线造成一定影响，船锚、平台或船舶掉落物、渔网等撞击拖挂等情况也会导致海底管线发生屈曲剧变。具体来从温度、地基摩擦力、海底管线初始状态这三个方面来说明。
2.1.温度
石油、天然气的运输必须在高温高压条件下进行，因为在高温高压环境中，石蜡分馏的固化程度会降低，运输费用也得到有效降低。但海底管线内壁在温度和内部压力共同作用下，会产生轴向的压缩应力，这种作用力会导致管线的屈曲、变形，更甚者发生管线断裂情况。
2.2.地基土体束缚
地基土体利用绑缚的方式来对管线进行约束，这种做法会使海底管线的灵活性降低。管线在承受温差和压差带来的应力时，不能够快速地释放出去，在不断累积的应力作用下，发生急剧弯曲。因此地基土体对管线的约束是导致管线屈曲变形的主要原因。但由于土体性质变异性大，抗力发挥过程复杂，加之管线具有多层保温结构，增加了这一问题的复杂程度
2.3.海底管线初始状态
海底管线铺设遇到的问题更多，在这些问题中有很多是不可变因素，这造成管线铺设时的一些初始缺陷。初始缺陷主要包含两种情况，第一，海底管线自身的几何缺陷。第二，由不规则海底地貌和海床特征造成的初始缺陷。这些初始状态都会诱发管线的屈曲剧变。
3.防止海底管线发生屈曲剧变相关措施
3.1.海底管线设计方面相关措施
设计是海底管线铺设工程第一步，只有按照设计的内容进行，才能将出现管线屈曲问题的风险降到最低。在对海底管线进行设计时，，确保这项工程的每个环节和细节在设计中都能够得到体现。具体来讲，设计工作主要分为两步，一是设计前资料的准备工作，二是设计过程中的资料综合运用环节。资料的准备工作较为繁琐，要对施工海域进行长期的考察，搜集相关的海底地形资料、海底地质信息、所处地球板块情况、洋流和暗流规律、经济活动状况、往来船只主要业务活动，此外还有管道材质选择、运输物质性质分析等，在设计环节中主要是在对铺设过程中的每一个方面深入分析，并结合相关资料设计出科学合理的施工方案。
3.2.海底管线铺设方面相关措施
管线屈曲剧变这个问题也可以归结到海底管线铺设环节中。为确保工程质量，在施工过程中，要严格按照设计方案进行铺设。对施工人员进行突击培训，确保每个工作人员的专业素质能够达标在铺设过程中，要规范操作，保证每个环节顺利完成。一项工程有一个部门或团队来建设，这很难完成，需要不同部门、不同团队共同合作才可以。为此，要培养施工人员的责任意识、安全意识和合作意识，只有做好前期准备工作，才能够确保工程的顺利进行。采购工程材料是施工过程中的一个重要方面，必须确保材料质量。在采购过程中，要严格按照设计方案中规定的材质、大小、形状、色彩和数量来购买，严禁偷工省料、以次充好现象。
3.3.海底管线维护方面相关措施
在海底管线铺设完成后，还要注重对海底管线的维护工作，因为维护工作在预防、降低海底管线屈曲剧变方面同样发挥着重要作用。定期对海底管线进行维护，对存在管线上的一些威胁因素进行及时排除，对管线自身一些设施设备进行科学修缮等工作。例如，一些渔网缠缚在海底管线上时，这些渔网在洋流作用下，会对管线产生一定的推拉力，这种力量超过管线承受范围后，会导致管线发生变形、屈曲。因此，在对海底管线进行维护过程中，遇到这种情况，要及时地把渔网清除，减缓管线压力。
结语：
随着经济的快速发展，各类商品物资的运输线路也得到了充足的发展。其中的海底管道线引起人们的普遍关注。海底管道线引起关注的原因可归结为两点，该项工程是一个海底作业工程，铺设和维护的难度大。另一方面为海底管道线实现了海底工程零的突破，具有重要纪念意义。在分析解决海底管线屈曲剧变问题过程中，可以看到我国在解决这类问题方面不断走向成熟。
参考文献：
[1] 王武刚.初始缺陷海底管线的屈曲剧变特性研究[J].天津大学建工学院，2009（05）：6-9.
[2] 庄元，宋少桥.海底管线埋深问题研究[J].大连海事大学学报，2013（01）：61-64.