ICS 75.180.10 E 94 备案号：53473—2016
SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T 7057—2016
动态立管
Dynamic risers
2016-06—01实施
2016-01—07发布
国家能源局 发布 SY/T 7057—2016
目 次
前言总则 1.1总则 1.2参考文献 1.3定义 1.4 缩写与符号 2设计理念与设计原则 2.1 总则 2.2 安全原理 2.3 设计方式荷载
III
/
13
16
.16 - 16 .-19
3
-23
3.1总则 3.2 压刀荷载 3.3 功能荷载 3.4 环境荷载 4分析方法 4.1 总则 4.2 极端组合荷载效应评估 4.3 整体分析立管管柱设计准则 5.1 总则 5.2 荷载效应 5.3 抗力 5.4 极端极限状态 5.5 疲劳极限状态 5.6 偶然极限状态 5.7 操作极限状态 5.8 特殊考虑
23 -24 - 26 ** 26
- 27 - 29 31
.33
5
33 34 *35 .38 43 45 47 48 .51
连接器与立管部件 6.1 总则/目的· 6.2 连接器设计 6.3 文件要求
6
51 51 53 SY/T7057-—2016
7 材料 7.1 总则 7.2 其他要求文件与认证
53
53 ...54
8
56 -56 - 56 59 59 59 - 60 : 61 .** 63 .79 -88 - 97 101 104
8.1 总则/目的· 8.2 文件 8.3 认证操作、维修与再评估
9
9.1 总则／目的· 9.2 在役检测、更换和监测 9.3 再评估附录A 整体分析…· 附录B 疲劳分析· 附录C 组合荷载的极端荷载效应评估附录D 整体分析模型验证附录E 涡激振动分析指南附录F 设计基础框架
II SY/T7057—2016
前言
本文件按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起
草。
本文件等同采用DNVOSF201《动态立管（Dynamicriser）》（2001年版，2010年修订）。 为便于使用，本文件做了以下编辑性修改：
“本标准”、“本规范”均改为“本文件” 删除DNVOSF201（DynamicRiser）（2001年版，2010年修订）致谢、前言； -为了同我国标准习惯的条款编号方法一致，在不改变DNVOSF201：2010结构的前提下，对标准条款编号进行了修改，如DNVOSF201：2010“第1章的A”改为“1.1”，“第1章的A100”改为“1.1.1”等；一计量单位以我国法定计量单位为主，英制单位的相应值标注在括号中。 本文件由海洋石油工程专业标准化技术委员会提出并归口。 本文件起草单位：中海油研究总院。 本文件主要起节人：曹静、周巍伟、张恩勇、赵冬君、装晓梅、黄俊、冯现洪、罗世勇、张晓
灵、李丽玮。
III SY/T7057—2016
动态立管
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：
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。 一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。 提山了有效的整体分析要求和指南，引人了设计校核（失效模式）、荷载条件和整体分析的荷载效应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：
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。
1 SY/T7057—2016
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1-2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1.2.7。 DNV立管标准和推荐做法的结构如图1-1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DNVOSF101。DNVOSF1OI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）的应变限制和接受准则应符合 DNVOSF1O1。本文件和DNVOSF101的极限状态设计校核是相似的，但是由于控制失效模式和主要不确定性因索不间，安全系数存在·些差。第5章将对此进行更详细的探讨。
指导性说明： "API（APIRP2RD和APIRP1111）所体现的当前行业做法相比，设计原则中的主要养别在：
在ASME和API规范中，静水压力试验非常年要。通常决定管道和外输立管的设计。而基于极限状态的 DNVOS标准是通过材料要求和试验相结合，实现基于实际失效模式和安全系数的设计。 API规范（RP2RD和RP1111）的隐含假设条件是位移控制的立管形状，二次弯曲应力用于极端限制状态（ULS）设计校核。而DNVOS的假设条件为，重要立管位置（顶端和着泥点）均为荷载控制，除非另有争议或文件规定。这意味着，API规范中的疲劳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。
OS F201
OS F101
设计准则一钢管
材料试验安装
设计方法一荷载分析
RP F201
RP F202
规则
复合材料试验设计准则
钛金属材料试验设计标准
柔性管道
图1-1DNV立管标准和推荐做法结构框图
1.1.5标准的结构
本文件由两部分组成：
2 SY/T 7057—2016
1.正文部分以标准形式给出了功能的最低要求： 2.附录给出了主要问题的实用指南和背景信息。 此外，还可索取1.2中所列出的一些辅助文件。 正文部分编排如下：第1章包括本文件的目的和范围，并进一步介绍一些基本概念、定义和缩略语。 第2章包括设计基本方法和设计原则。其中介绍了安全级别方法和安全级别划分。 第3章包括荷载的分类，即压力荷载，功能荷载和环境荷载，并给出子内压定义。 第4章包括整体分析方法框架，给出了组合荷载设计校核、整体分析、荷载效应评估与荷载工况
之间的联系。这部分内容与以下附录有关：
附录A为整体分析。 -附录B为疲劳分析。 -附录C为组合荷载的极端荷载效应评估。 附录D为整体分析模型验证。 第5章为组合荷载的可接受标准。
第5章包括立管的极端极限状态（ULS）、操作极限状态（SLS）、偶然极限状态（ALS）和疲劳极限状态（FLS）的验收标准。其中包括明确的极限状态条件下，抗力，荷载效应和安全系数确定。
第6章包括连接器和立管组件的基本功能要求。 第7章包括符合OSF101原则和要求的立节及其组件的材料、制造和文件要求。如果应用其他
规范，则需要进行进一步评价。
第8章包括立管系统的文件和验证要求。附录F提供了进-步信息。 第9章包括操作和服役期的基本要求。
1.2参考文献
应采用以下文件的最新版本：指导性说明 DNVOSF101中的有关段落应参考2000年1月版本。
1.2.1海上操作技术规范
DNV OSS 3Ol管道认证与验证（Certification and verificationof pipelines） 1.2.2海上标准
DNVOSF10l海底管道系统（Submarinepipelinesystems） DNVOS C105LRFD方法的TLP结构设计（Structuraldesign of TLPs bytheLRFDmethod) DNVOSC106深吃水浮式结构设计（Structural design of deepdraughtfloating units）
1.2.3推荐做法
DNVRPB41阴极保护设计（Cathodicprotectiondesign） DNVRPC203疲劳强度（Fatigue strength） DNV RPF1O1 管道腐蚀（Corrodedpipelines） DNVRPF104机械式管接头（Mechanicalpipelinecouplings） DNVRPF105 自由悬跨管道（Free spanningpipelines） DNVRPF106 出厂防腐管道涂层（Factoryapplied pipelinecoatingsfor corrosion control）
Y SY/T7057—2016
DNVRPF108管道盘绕断裂控制（Fracture control forreeling of pipelines） DNVRPF201钛合金立管（Titaniumrisers） DNVRP F202 复合材料立管（Compositerisers） DNVRPO501 管道系统侵蚀磨损（Erosivewearinpipingsystems）
1.2.4规则
DNV柔性立管和管道认证规则（Rulesfor certificationof flexiblerisers and pipes） DNV海上操作规划与执行规则（Rulesforplanningand execution of marineoperations） DNV固定式近海装置人级规则（Rulesforclassificationoffixedoffshoreinstallations）
1.2.5认证和入级说明
DNV CN1.2认证服务类型批准（Conformity certification services，type approval） DNVCN1.5认证服务制造商、金属材料批准（Conformitycertificationservices，approvalof
manufacturers. metallic materials)
DNVCN7焊缝超声检验（Ultrasonic inspcction of weld connections） DNVCN30.2移动式海上钻井装置疲劳强度分析（Fatiguestrengthanalysisformobileoffshore
units)
DNV CN 30.4基础（Foundations) DNVCN30.5环境条件与环境荷载（Environmcntalconditionsandcnvironmentalloads） DNV CN30.6海上建筑物结构可靠性分析（Structural rcliability analysisof marinc structurcs）
1.2.6指南
DNV柔性管指南（Guidelinesforflexiblepipes）
1.2.7其他参考文献
BS7910熔焊焊接结构可接受缺陷评价方法指南（Guideonmethodsforassessingtheacceptability of flaws in fusion welded structures)
APIRPIl11海上碳氢化合物管道设计、建造、作业与维修（极限状态设计）[Design，construction， operation, and maintenance of offshore hydrocarbon pipelines (limit state design)1
APIRP2RD浮式生产系统与张力腿平台立管设计[Designofrisersforfloatingproductionsystems (FPSs) and tension-leg platforms （TLPs)1
EUROCODE3钢结构设计第1.1部分：一般规则与建筑物规则（Designof steelstructures一Part 1.1 : General rules and rules for building)
ISO/FDIS2394结构可靠性一般原则（Generalprinciplesonreliabilityforstructures） ISO/CD13628-7石油与天然气行业海底采油系统设计与作业第7部分：完井／修井立管
系统(Petroleum and natural gas industriesDesign and operation of subsea production systems-Part 7 : Completion/workover riser systems) 1.3定义 1.3.1表达方式
“应”（shall）：表明应严格遵守标准中的要求，不允许有任何差异。
4