GB/T 21445.2-2008 石油天然气工业 海底生产系统的设计和操作 第2部分：用于海底和海上的挠性管系统

lCS75．180．10

E94

固闺

中华人民共和国国家标准

211

GB／T445．2--2008／IS0

石油天然气工业海底生产系统

的设计和操作

第2部分：用于海底和海上的挠性管系统

Petroleumandnaturalandofsubsea

gasindustries--Designoperation

2：Flexibleforsubseaandmarine

systems--Partpipesystems

(IS013628-2：2000，IDT)

2008-02-13发布

宰瞀髁鬻瓣警糌瞥霎发布中国国家标准化管理委员会“1”

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oo88．16．10055．1l

GB／T

21445．2--2008／1S013628—2：2000

86制造规格书

87完工文件··

88操作手册…

9工厂验收试验

91总则………

9测径试验…………·

9静水压试验…………

9电气联通和阻抗测试

9排气系统试验……··

1标记和包装……·--…

10．1标记

1O．2包装

附录A(资料性附录)购货指南……-………-

附录B(资料性附录)抗弯加强器和弯曲限制器

参考文献弘拍即卯卯”船弘强聃鲫∞如娟∞

表l内部流体参数……-……………………

表2外部环境参数…--………．．……………

表3出油管线参数…--……-…………．．．…

表4立管参数…………………．………．．

表5荷载分类组合和荷载条件………--…．

表6挠性管层设计准则…-……．……．…．．．

表7端部配件的允许利用系数……．……．．

表8系统有关的管设计要求………………

表9受挤压聚合物材料的性能要求………………．-……．

表]0钢丝、金属条带材料和焊件的性能要求………．…．．

表11挤制聚合物材料试验程序……………-……………．．

表12金属材料(骨架条带、承压和抗拉铠装钢丝)及焊缝的评定试验要求

表13原材料质量控制最低要求…．．………，

表14材料规格书要求……………………一

表15设计前提的文件要求-………………一

表A．1挠性管购货指南…--……………一

表}1．1弯曲限幅器购货指南………………．…．……．……．，0加m¨”¨"加毖孔踮嚣鹅踮如娟

Ⅱ

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23628111

GB／T13628—2：2000

21445．2--2008／IS0

石油天然气工业海底生产系统

的设计和操作

第2部分：用于海底和海上的挠性管系统

1范围

21445的本部分，规定了挠性管在设纠、选材、制造、测试、标记和包装方面的最低要求和建

GB／T

议，并详细说明在安全以及尺寸和功能上町互换挠性管方面的技术要求和建议。

本部分适用于由在两端带有端部配件的挠性管管段组成的非粘合挠性管总成。

本部分不仅适用于无硫的产品，也适用于含硫的产品，包括用于输出和注入。采出的流体包括油、

气、水和注入的化学药剂。本部分适用于作为流体管线、立管和跨接管线的静态和动态挠性管。

本部分不适用于粘合结构的挠性管，也不适用于挠性管的附属构件。

本部分不适用于作为节流和压井管线的挠性管。

RP17BEI]中给出其他方面的指导。

j{主：附录B给出抗弯加强器和弯曲限制器的指导，APl

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。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部分，然而，鼓励根据本部分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，其最新版本适用于本部分。

16C：1993，IDT)

SY／T5323节流和压井系统(APISpec

ISO10423石油天然气工业钻井和生产设备井口和采油树没备

ISO

10474钢和钢制品检查文件

ISO136284石油天然气[业海底生产系统的设计和操作第4部分：水下井口和采油树装置

MR01

ANSI／NACE75油田设备用抵抗硫化物应力惰蚀裂纹金属忖料

TM0177抵抗特殊环境金属的实验室测试

ANSI／NACE

APIStd1104管线和有关装置的焊接

ASMESection1X锅炉和压力容器规则第9部分：焊接和钎焊资格证拈

ASTMA29热锻和冷精轧碳素钢和合金钢棒材一般要求规范

ASTMA182高温设备用锻制或轧制和合金钢管法兰、锻制管件和阀门及零件规范

ASTMA370钢产品力学测试的标准测试方法及定义

AS’FMA388重型钢锻件的超声波检测方法

ASTMA480扁平轧制耐热不锈钢厚板材、薄板材和带材通用要求

ASTMA668一般工业用碳素钢和合金钢锻件规范

ASTMA751钢制品化学分析的实验方法、操作和术语

ASTMD695硬塑料的压缩特性试验方法

ASTMD789聚酰胺相对粘度及湿度测定的试验方法

ASTMD1238采用挤压塑性计测试热塑流率的试验方法

ASTMD1418橡胶和橡胶胶乳术语

ASTMD4019采用乱氧化二磷库仑计再牛测定塑料中湿度的试验方法

1

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ASTMAS‘11MASTMASTMASTMASTMASTMASTMASTMDErestrictorEEEEEEEEENENradius7428anti-wear321annulus632287502833．1．23．133．1．43．1．53．13．171limiter11181．1

211

GB／T445．2--2008／IS03628-2：2000

3．1．8

抗弯加强器bendstiffener

圆锥形附属构件，用于局部支撑管体以限制其弯曲应力和曲率达到可接受的水平。

注：如果挠性管穿过抗弯加强器，则抗弯加强器可附在端部配件上或支撑结构上。

31．9

stiffness

抗弯刚度bending

模拟刚性梁或管结构刚度的一种特性(弹性模量乘以二阶面积惯性矩)，此外，它随温度和压力的变

化可在很大范围内变化。

注：它经常被定量化为外加弯矩和管的合成弯曲半径的乘积。

3．1．10

破裂膜片burst—disk

外护套中设计的薄弱部位，根据设计当环形空间的气体压力超出某一给定值时将破裂。

注：薄弱部位通过减小局部区域套层厚度来实现。

3．1．11

骨架carcase

联锁的金属结构，可作为最内层用于防止内压护套或管体由于管体泄压、外部压力、抗拉铠装压力

和机械挤压荷载引起的总体或部分破损。

注：它也可以在外部应用以保护管的外表面。

3．1．12

andkillline

节流和压井管线choke

位于节流管汇和防喷器之问的挠性管跨接管线。

3．1．13

连接器connector

用于提供端部配件与邻近管线之间防漏结构连接的器件。

注：连接器包括螺栓结合法兰、夹具套和专用连接器。它们可以设计为潜水员协助的或无潜水员操作的装置，用于

机械或液压设备。

3．1．14

verification

设计方法确认报告designmethodologyreport

在最初的检查时，由独立确认机构准备的评价报告，对特殊的制造厂家的设计方法确认其适用性和

适合程序。

注：设计方法确认报告可以包括对超出以前的限度或方法的变化提出临时的修正或改正。

3．1．15

设计压力designpressure

最小或最大压力，包括操作压力，水击压力(包括关断压力)，如果适用还应考虑真空条件和静水

压头。

3．1．16

动态应用dynamicapplication

应用状态为挠性管在正常操用期间受到循环变化荷载的作用和变形。

注：该管为特殊结构以抵抗大量循环的弯曲、拉伸和扭转。

3．1．17

端部配件end

fitting

实现挠性管管体和连接器之间过渡的机械装置。

注：不同的管层以传递挠性管和连接器间荷载的方式终止于端部配件之中。

3

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4verificationarmour23．1．183．1．193．1．203．1．213．1．223．1．233．1．243．1．253．1．263．1．273．1．28sheathsheathsheathinsulation11

GB／T21445．2--2008／IS013628-2：2000

3．1．29

质量quality

满足规定的要求。

3．1．30

assurance

质量保证quality

保证材料、产品或服务满足规定的规划措施、系统措施和预防措施。

3．1．31

control

质量控制quality

通过检验、测试、检查确保材料、产品或服务符合规定的要求。

3．1．32

bore

粗糙腔rough

指挠性管以骨架作为最内层形成粗糙腔。

3．1．33

life

使用寿命service

挠性管满足全部操作要求的时问周期。

3．1．34

光滑腔smoothbore

指挠性管以内压护套作为最内层。

3．1．35

curves

s—N曲线S-N

显示循环次数与应力范围之间关系的曲线。

3．1．36

service

含硫运营sour

运营条件为在设计压力下H：s含量超过ANSI／NACEMR0175规定的最小值。

3．1．37

静态应用static

application

在正常操作期间，挠性管不承受过大的周期变化荷载或变形。

3．1．38

service

低硫运营sweet

MR0175规定的最小值。

运营条件为在设计压力下Hzs含量不超过ANsl／NAcE

3．1．39

armour

抗拉铠装层tensilelayer

由螺旋状的缠绕钢丝组成的结构层，典型的布设角度在20。至55。之间。

注：典型的抗拉铠装层是成对交互缠绕的，用于承受全部或部分拉伸荷载和内部压力。

3．1．40

第三方thirdparty

独立方，有资格认证、确认或批准有关的资料、成果、程序、测试或合格证书。

3．1．41

balance

扭转平衡torsional

管体特性，通过管中结构层的设计使管在轴向和压力荷载作用下不会产生过大的扭曲或扭转荷载。

3．1．42

抗拉强度tensile

strength

材料能够承受的最大拉伸应力；根据拉伸断裂试验的最大荷载和试件的原始断面积计算。

5

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NondestructiveNorskeMisesbendPVDFutilizationTableor44．1．16acidofofofstressfactoras3．1．433．1．443．1．45destructiveexaminationtensileinIDinduced11

2113628—2：2000

GB／T445．2--2008／ISO

家作出规定。

4．13如果买方未作出要求，而|二L4．1．2小适用．制造厂家可以认为没有要求。

4．2总体要求

42．1挠性管

制造厂家应表明总体功能的最低要求如下：

a)应提供抗渗漏的挠性管；

I，)应能承受奉部分规定的全部没计荷载及荷载组合；

c)在规定的使用寿命期间内应能发挥其功能；

d)材料砬能适应其所处的环境条件；

r)材料琦符合(；lj，7T21445的本郎分所规定的腐蚀拄划要求。

4．2．2端部配件

制造厂家虚表明其端部配件，作为最低要求满足与挠陀管相同的功能要求。如果有关联．下述内容

也啦说明：

；t)端部配件应提供挠性管和支撑结构之问的结构联接；

b)端部配件应提供挠性管和弯曲限幅器之间的结构联接，后者包括弯曲限制器、抗弯加强器和

钟形ff，且这种联接使弯曲限幅器满足其功能要求。

43一般设计参数

廷方应明确规定所有项目的设计要求，包括在44．4．5，4．6及下面给出的要求：

a)公称内径；

l，)挠性管的长度及公差．其中包括端部配件；

C)使用寿命。

4．4内部流体参数

4．4．1总则

买方也规定应用的内部流体参数。表1中所列的参数宜明确给出。对于表l中的内部流体参数，

如果已知则应给出最小、正常、最大条件。在使用寿命内可以预见到的内部流体参数变化也宜给出。

表1内部流体参数

参数旺释

内压见4l2

温度见443

流体组分见44【

工作界定含硫或低硫运营[据j{la)j

流体流动说明流体类型和流动状态

流动速率参数流动速率．流体密度，黏度，最／j,／,口压力和要求出u压力

热参数流体热咎

4．4．2内压

应明确给出下述内压数据：

a)最大设计压力；

h)最小设计t压力。

宜明确给出l-述内压数据：

整个使用寿命内的操作压力或压力变化曲线；

主管部门和或认证机构的工，。和现场测试压力要求

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DD211

2144513628—2：2000

GB／T2--2008／ISO

4．6系统要求和建议

4．6．1最低系统要求和建议

4．6．1．1总则

4．6．1．1．1

宜予考虑本条款中确定的其他系统要求的技术说明。附录A可用作指导。

4．6．1．1．2买方宜规定如81．2中列出的文件．这些文件由制造厂家提交。

4．6．1．2应用定义

挠性管系统应规定其作用，或是出油管、立管．或是跨接管线。挠性管的应用应规定或是静态的或

是动态的，而且对于后者宜规定预期的荷载循环数目及其量值。

4．6．1．3防腐

对挠性管的防腐要求宜子规定，并注意以下内容：

a)端部配件的内部和外部防腐；

b)管体的阴极保护系统；

c)保护电压，电源和电流。

4．6．1．4热绝缘

买方宜规定挠性管应满足的任何热损失或热保留要求。总传热系数应根据管的公称内径确定，并

且应区分管体本身及任何外部效应，例如埋设管线上的覆土层。

4．6．1．5排气

应提供排气系统以防止管的环形空间形成超压。买方宜规定排气系统的要求，考虑蹦下方面：

a)排气系统构成；

b)允许气体渗透速率；

c)排气系统的约束；

d)界面要求；

e)气体监测系统。

4．6．1．6清管和过出油管要求

穿过挠性管用于清管、TFI。、修井或其他作业的任何与工具有关的要求，包括内径，弯曲半径和端部

配件过渡，都宜由买方F以规定。

4．6．1．7耐火性

管的耐火性设汁要求宜按照劳氏船级社耐火试验或DNV耐火试验来规定。详细要求说明

见5．4．6．1。

4．6．1．8并接

宜规定挠性管的任何并接要求，包括并接管的详情及管的操作条件。

4．6．1．9连接器

应规定挠性管两端连接器的要求。阼为最低限度，应包括连接器类型、焊接规格书、密封类型及

尺寸。

4．6．1．10界面确定

应规定最低限度如下所包括的详细情况：

a)规则、规范和标准，包括法规改变的确定；

b)几何形状、尺寸和外加荷载数据；

c)买方提供的安装帮助和设备；

d)买方提供的牵引和连接工具及终端设备；

ej制造厂家的供应范围。

q

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4．6．14．6．1．14．6

2113628-2：2000

GB／T445．2--2008／1SO

表4(续)

参数详细情况

附属浮体数据如下：

a)浮体的数据、尺寸、吃水深度等；

h)静态浮体型值表；

C)一价(RAOs)和二阶运动；

附属浮体数据

d)浮体的运动状态数据；

e)浮体的运动参数；

f)系泊系统界面数据；

g)位置偏移

可能的相互影响区域规格书．包括其他立管．系泊缆，平台腿柱，船的浮码头，油轮龙骨等，以

对相互影响的要求

及确定允许的相互影响，碰撞

荷戟工况确定用于安装，正常操作和非正常操作的年概率。偶然荷载工况和年概率规格书

5设计要求和建议

5．1荷载和荷载效应

5．1．1总则

管的设计是根据买方提供的信息(参见附录A)，按照第4章的要求和建议做出的。全部有关信息

应在设计前提(见8．2)包括设计荷载工况中确定。设计荷载工况分析结果应包括在设计荷载报告中

(见8．3)。

51．2荷载分类

51．2．1如表5所列，荷载分类为下述功能、环境(外部)或偶然荷载，说明如下：

a)功能荷载是操作期问作用在管上的所有荷载，包括静水中作用在管上的全部荷载，但不包括

风、浪、流荷载；

b)环境荷载是由外部环境参数引起的荷载；

c)偶然荷载是由偶然事件引起的荷载。

荷载分类及其子类型列于表5左侧。

5．1．2．2设计荷载工况应以可用于分析功能、环境、偶然荷载对挠性管的作用的方式确定。用于表5

所列荷载分析技术的指南见ISO10420[29]。

表5荷载分类组合和荷载条件

j_【=_常操作

荷载条件非正常操作

常规操作极端操作

功能荷载：

a)管及管内物和附件的质量和浮力引起的临时和永久荷载；、{√

b)442规定的内压；最大操作压力设计压力设计压力

，／

c)压力及热膨胀和收缩荷载；?、V

d)外部压力；、I√

e)挖沟、埋设、抛石产生的外部土壤、岩石的作用，】；√√

f)来自支撑和保护结构的静态厦力和变形荷载；、Ii

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Vbbbbbbbbbo2o5．1．3．1iii√√

211

GB／T445．2--2008／ISO3628-2：2000

表6挠性管层设计准则

设计荷载工况及组合

工作条件安装FAT

项目

正常操作

非正常操作功能和功能、环

常规操作极端操作

环境境和偶然

挠性管层设计准则功能和环境功能、环境和偶然功能、环境和偶然

壁厚减少的最大允许值低于最小设计值，由于蠕变在支撑结构层中产生的间隙在所有荷载组

蠕变

合情况下应为30％

内压护套

最大允许应变在静态应用中对于PE和PA为7．7％．对于PVDF为70％．在动态应用中对

应变于PVDF为35％。对于其他聚合物材料，允许应变应由制造厂家规定，并应以文件证明在该

应变情况下材料满足设计要求

0F11(984

67，对于D…<300ft)；

应力和屈曲

m(984m(2953ft)；

内部骨架4{[(珑。，一300)16003×0．18+0．67}，对于300h)<域㈣<二900

荷载“

1711(2953ft)

0．85，对于DⅢ。>900

抗拉铠装成力。0670．850．85067O85091

承压铠装应力05508508506708509l

8内部骨架可能承受的力学荷载应与抗拉和最压铠装的规定一样。

“

D…为包括潮汐和波浪效应的最大水深。

。抗拉和承压铠装的允许设计准则如52．4确定。

5．1．3．4不同荷载组合的同时出现应在制造厂家的设计前提中规定(见82)。

特殊荷载的概率可由买方根据项目特殊条件规定。偶然的及与安装有关的事件的概率应由买方规

定，见表3和表4。在买方未规定概率时，制造厂家应在设计前提中提出用于单独事件的概率。

5．1，3．5用于分析的设计荷载工况应由5．】．2．2和表6中规定的荷载条件得出。

51．4设计荷载效应

5．1．4．1在管体的设计中，制造厂家可考虑不同压力的效应。如果管体的设计内压计算包括外部静水

压力，那么制造厂家应规定设计内压所依据的水深。此项内容电应在管体的标记中表明(见10．1)。

5．1．4．2水动力荷载效应应使用经过批准的且有文件记录的方法确定，这些方法考虑海水的运动学和

不同环境现象的相互作用效应。分析方法的指南见IS()10420[29]。

5．1．4．3对于疲劳分析，整个使用寿命期间管的荷载分布应依据含有全部荷载参数的办法确定。如果

衙载分布结果可以证明是保守的，则简化方法是可以接受的。

5．1．4．4任何偶然荷载或其组合都可能损坏挠性管或使其不适宜：L作。包括偶然荷载(如锚链增加的

偏移或推进器失效)的衙载工况且不违反表6规定的要求，就确定了偶然荷载安全范围的限度。某些偶

然衙载(如火灾和爆炸)按表6要求可能不易分析。在这种情况下，可用试验办法确定此种偶然荷载的

安全持续时间限度。

5．2管体设计方法

5．21开始及出现任何修改时，管体设计方法应经独立确认机构确定。提交审核设计方法的文件应至

少包括下述内容：

a)理论基础说明，包括8．4确定的设计报告要求和管体设计参数的计算程序。

b)用于全部管层和组件的计算方法。

C)通过样品试验对于理论基础的校验。校验应包括所有管结构层的性能。对于简化的保守的校

】3