北溪2号天然气管道的特殊设计 北溪2号天然气管道怎样抗浮

一、北溪2号天然气管道的特殊设计

细心的朋友会发现：为什么外覆混凝土层厚度、钢管壁厚是一个范围值呢?这是因为天然气在俄罗斯端开始加压，压力大约为220巴，而到了德国登陆端管内压力大约降为175 巴，因为沿途1200公里的管道内压力逐渐降低，所以钢管的抗压强度可以随之降低，从而钢管壁厚逐渐变薄。

考虑到管道内是天然气，密度比海水小很多，正常运行时钢管会受到海水提供的巨大的浮力，单独靠钢管的重量不足以把钢管压到海底，从而漂浮在海水中，因此需要外面再覆上一层混凝土来增加钢管的重量，抵抗浮力。由于浮力沿途几乎不变，而钢管壁厚减小使得重量沿途逐渐减轻，所以需要更多的混凝土重量，理论上沿途混凝土厚度应逐渐增加。

(来源：工程师天张)

二、北溪2号天然气管道怎样抗浮

我们从阿基米德定律可以知道：管道在水中所受到的浮力是管道整体排开水的体积对应的重量。

在北溪2号工程中中，每根管道长12米，管道外径大约1400毫米，内径1153毫米。单根管道排开海水的体积大约为12米×π/4×4^2=15立方米，对应的海水质量是15立方米×03吨/立方米=19吨，也就是浮力有那么大。

而压分量的有4部分：混凝土、防腐层、钢管、内涂层和管道内的天然气，最主要的是靠外覆混凝土和钢管两部分重量来抗浮。

①由于天然气很轻，可以忽略管道内天然气的重量。

②减阻内涂层：是很薄的一层环氧基材料，重量也可以忽略。

③以起端为例，压力最大所以钢管最厚(壁厚41毫米)，重量约为

12米×π/4×(194^2-153^2)×85吨/立方米=1吨

这样看单独靠钢管自重1吨根本没法抵消钢管在海水中受到的浮力19吨。

④防腐层：采用三层聚乙烯涂层，总厚度2毫米，重量约为

12米×π/4×(1982^2-194^2)×0.945吨/立方米=0.09吨(可以忽略不计)

⑤混凝土层：按照上面的计算，其实只需要混凝土提供大约182吨的重量就可以了，这样可以计算混凝土层的大概厚度

12米×π/4×(d^2-1982^2)×6吨/立方米=182吨

求得钢管总外径为1395毫米，对应此处的混凝土厚度约为1385-1198=187毫米

按理说这里需要混凝土最薄，工程实际上只需要60毫米就可以，但是我们计算求得187毫米，这是为什么呢?很大可能是混凝土和钢管的自重更大，我们在计算中取值较为保守所致。

(来源：工程师天张)

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