Global knekking av undervansrørledninger

Abstract

I denne oppgaven ble det sett på rørledninger under vann som både er utsatt for høy temperatur og høyt trykk, såkalte HT/HP rørledninger. Rørledninger som er utsatt for høy temperatur og høyt trykk har en tendens til å bygge opp store aksialkrefter. Dette kan medføre til store belastninger på røret. Ved å utsette en rørledning som ligger fritt på havbunnen for HT/HP vil den bygge opp kompresjonskrefter og eventuelt ekspandere. For å holde røret på plass under belastning fra høy temperatur og høyt trykk blir det tradisjonelt sett dumpet stein over røret ellers kan røret bli nedgravd. Disse metodene er veldig ressurs - og økonomisk krevende. En mindre ressurskrevende metode er å la røret ekspandere "fritt" på grunn av høy temperatur og høyt trykk og la røret knekke i ønskede/ forhåndsbestemte områder. For å utvikle gode designløsninger er det viktig å fastlegge rørets oppførsel på tidlig stadium. Denne rapporten ser på problemstillingen for global knekking og ekspansjon av rørledninger på en jevn sjøbunn. For å løse problemstillingen ble elementmetoden, såkalt FEA benyttet. Abaqus, versjon 6.10 har blitt brukt for FEA. Det ønskes mest mulig kontroll over mengden av ekspansjon (innmating / feed-in). Innmating / feed-in er en utvidelse som oppstår i rørledningen ved å utsette den for høy temperatur og høyt trykk. Flere faktorer som påvirker mengden av feed-in og en av dem blir diskutert i rapporten. Målet med oppgaven er å etablere en sammenheng mellom jordfriksjon og tilhørende usikkerhet og et akseptabelt ekspansjonsnivå (feed-in) uten å gå veien om elementanalyse. Usikkerhet som påvirker respons av global knekking ligger i aksialmotstand, sideveismotstand, rørstivhet osv. Motivasjonen er at resultatene kan benyttes i tidlig fase der elementanalyser blir ansett for å være tidkrevende i forhold til behov for detaljeringsgrad. I første omgang ble det gjort litteratur søk om global knekking hvor forskjellige rapporter og dokumentasjon fra tidligere prosjekter ble studert nøye. Etter dette ble en modell for å løse problemstillingen for global knekking generert i Abaqus. Resultatene fra den genererte modellen ble sammenlignet mot tilsvarende modell fra DNV, for å sikre at modellen ble bygd opp riktig . Til slutt ble det etablert en grafisk sammenheng mellom jordfriksjon med tilhørende usikkerhet og sideveis friksjon for å bestemme mengden av feed-in.