非黏合柔性立管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的工程項目要求進行設(shè)計,即通過對柔性立管的層數(shù)、厚度及排列等進行設(shè)計,這一特性使其成為柔性立管中的主流產(chǎn)品。
1976年非黏合柔性立管首次使用于巴西油田,目前位于墨西哥灣的柔性立管深度可達2000m。柔性立管具有比鋼懸鏈線管小的彎曲剛度,柔順性好;其造價往往高于鋼懸鏈線式立管,但安裝成本較低,水動力學(xué)特性也優(yōu)于后者;其保溫性能可通過對高分子層的熱力學(xué)物性選擇加以設(shè)計實現(xiàn)。柔性立管的優(yōu)點在于:使用于各種浮式生產(chǎn)系統(tǒng),抗疲勞能力強;缺點在于:造價十分高昂,管徑存在一定限制,使用水深存在一定限制,布置空間要求較大。柔性立管在淺水中用作膨脹彎,通過自身的彎曲變形抵抗管線兩端由于溫差或振動而產(chǎn)生的應(yīng)力;非黏合柔性立管在深水環(huán)境中通常被用于連接海底資源和海上作業(yè)平臺,承受上部浮體隨波浪流運動引起的循環(huán)載荷作用。剛性立管在此工作環(huán)境中極易產(chǎn)生渦激振動及疲勞破壞,而非黏合柔性立管因其自身的柔性對動態(tài)的載荷有更好的適應(yīng)性,能承受軸向拉力和較大的彎曲變形,可以有效緩解在波浪流載荷作用下渦激振動引起的疲勞問題。
柔性立管結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜,在工作和安裝過程中,會受到內(nèi)外壓、軸向拉力、彎矩、扭轉(zhuǎn)等多種載荷,存在著壓潰、屈曲、疲勞、屈服等多種失效模式,這都給柔性立管設(shè)計帶來了極大的挑戰(zhàn)。目前,柔性立管的設(shè)計和制造技術(shù)基本被法國的Technip公司、英國Wellstream公司和丹麥NTK公司壟斷。