摘要
深水管汇连接器是连接跨接管与水下管汇的关键设备，在油气运输过程中起着重要作用。目前，关于深水管汇连接器可靠性评估往往是基于静强度理论进行的，而在实际工况中，连接器不但长期受到生产流体与海水的腐蚀，还受到洋流等随机载荷的作用，其结构密封性能退化现象客观存在，采用传统静强度理论获得的连接器可靠性评估结果与真实情况存在较大差距。因此，本文考虑连接器密封性能退化随机性，建立腐蚀退化模型，并研究考虑结构性能退化的连接器动态可靠性评估方法，获得连接器可靠度随时间的变化规律，为提高深水管汇连接器工作性能提供有效方法。 通过研究深水管汇连接器密封机理，应用接触力学方法对连接器在不同状态下的密封性能进行分析，并使用有限元方法对力学计算结果进行验证。为了获得连接器在不同工况下密封接触应力与预紧力之间的变化趋势，使用有限元方法分析了不同预紧力下主密封结构的接触应力值，分析结果表明:连接器在预紧状态下密封接触应力随预紧压力的增大而增大，在工作状态下密封接触应力随内部压强的增大先增大后降低。 通过研究深水管汇连接器腐蚀机理，采用修正后的De.Waard95模型对连接器腐蚀速率进行预测，以密封圈接触应力值为连接器密封性能评价指标，使用ABAQUS软件对不同时刻腐蚀状态下的连接器进行建模和有限元分析。根据连接器性能退化随机性的特点，基于多阶段Wiener过程的退化建模方法，结合不同时刻腐蚀状态下连接器对应的密封接触应力值，对深水管汇连接器密封性能退化过程进行建模。研究结果表明:基于多阶段Wiener过程的退化建模方法建立的深水管汇连接器性能退化模型具有多阶段性退化特点，符合连接器实际退化过程，可实现对油气腐蚀下连接器性能退化量的预测。 考虑到深水管汇连接器动态可靠性计算过程中存在响应值计算量大、收敛难度高、可靠度计算效率低等问题，采用敏感度分析方法得到影响连接器密封性能的主要因素，并引入Kriging代理模型，开展基于Kriging预测模型的连接器动态可靠性计算方法，对连接器进行动态可靠性评估，研究结果表明连接器在海底工作20年密封性能可靠，可靠度高达99.32％，当连接器服役至23年时，密封性能下降，此时连接器的可靠度为85.55％,该结果符合连接器实际工作寿命情况，表明采用Krigmg预测模型可以较为准确的评估性能退化的连接器动态可靠性，可以为水下连接器设备维护提供准确依据。
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