随着陆上油田的日益枯竭,石油开发逐渐转向海洋区域尤其是深海区域。深海油气管道承担着油气外输的职责,是海洋油气田开发的重要组成部分。而深海环境的高压低温特点,常常给服役的管道带来温降和受压变形等危害,严重时会引起管道堵塞或者管道压馈等事故,因此需要对深海管道湿式保温性能(传热性能和压缩蠕变性能)进行研究,确保深海环境下管道的安全运行。本文从深海管道湿式保温性能(传热性能和压缩蠕变性能)实验的要求及目的入手,开展实验装置的设计研究,主要内容包括高压舱的结构设计计算、实验管件的结构设计计算以及其他辅助系统的设计计算,解决了高压舱强度及密封、管道端部效应和测量及控制系统的准确性等关键问题:参考国家及行业规范,对高压舱筒体、球形封头及平盖进行选材及厚度计算,并利用有限元知识对高压舱进行受力和变形分析,保证高压舱满足强度要求;通过FLUENT软件模拟极端工况来确定实验管件的最小长度,并设计管道两端的密封及保温方案,从而消除端部效应影响;通过对实验管件分区和传感器分布,来实现多点测量和多区控制技术,保证数据测量及控制的准确性。在对深海湿式保温管道传热热阻及传热系数的理论分析基础上,利用已设计的实验装置进行传热实验,研究在不同油温下湿式保温管道的总传热系数、总热阻及管道与保温层的接触热阻的变化情况。并以此为基础,通过假设条件和分析保温管道热力的影响范围(450mm),建立深海湿式保温管道传热模型,确定各相关物性参数(保温材料的导热系数、对流换热系数和接触热阻等),模拟研究深海湿式保温管道在稳定运行、停输过程中的传热情况,着重分析了海水流速、海水温度、保温层导热系数、保温层厚度、管道尺寸对管道散热量、管道安全停输时间的影响。最后,本文通过理论知识分析了聚氨酯保温材料的蠕变原理和常用的蠕变模型,计算了管道在海水静压力作用下的径向形变量;结合聚氨酯材料的蠕变实验,分析了应力和温度对聚氨酯保温材料蠕变行为的影响,并建立了相应的蠕变本构方程,利用ANSYS软件模拟研究深海保温管道在稳定运行温度场下的蠕变性能,着重分析了管道所处水深、输送温度以及保温层厚度对其蠕变行为的影响。