管道坡口機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

 

         我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)，面臨太平洋及其所屬渤海、黃海、東海、南海，大陸海岸線(xiàn)長(zhǎng)1. 8 萬(wàn)多公里，有300 多平方公里的領(lǐng)海和管轄海域。海洋資源是近幾年國(guó)際上激烈競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一，是各國(guó)重要的戰(zhàn)略目標(biāo)。21 世紀(jì)是人類(lèi)向海洋進(jìn)軍的世紀(jì)。為進(jìn) 行海上石油開(kāi)發(fā)、海洋科學(xué)研究、海底礦藏勘探開(kāi)發(fā)、海底管道、電纜等的敷設(shè)和檢查、海底打撈救生以及軍事應(yīng)用，迫切需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)水下作業(yè)技術(shù)。 水下技術(shù)，是我國(guó)一個(gè)起步較晚，但近些年來(lái)發(fā) 展很快的領(lǐng)域。目前盡管在水下科學(xué)技術(shù)方面已取得了一定成績(jī)，但是還需要進(jìn)一步發(fā)展多元科學(xué)技術(shù)， 以使海洋作業(yè)更加方便、快捷。其中水下工程技術(shù)就 是需要盡快發(fā)展的一種多元科學(xué)技術(shù)。 水下工程技術(shù)通常是指海洋工程中圍繞海底油氣 及其它礦產(chǎn)資源的勘探、開(kāi)采和救助打撈工程所需要的設(shè)備、設(shè)施的設(shè)計(jì)、建造及施工工藝和作業(yè)技術(shù)。 自上世紀(jì)60 年代以來(lái)，水下工程技術(shù)迅速發(fā)展。60 年代到70 年代期間，美、英、法、德、日、挪威等世界主要海洋國(guó)家，相繼建立了一批海洋開(kāi)發(fā)研究機(jī)構(gòu)，如日本海洋技術(shù)中心（ JAMSTEC）、法國(guó)國(guó)立海洋開(kāi)發(fā)中心（CNEXO）、挪威水下技術(shù)中心（NUC） 等，極大地促進(jìn)了海洋開(kāi)發(fā)進(jìn)程及海洋技術(shù)研究工作。此外，各國(guó)近海工程公司和潛水公司，也紛紛進(jìn) 行水下科學(xué)技術(shù)的研究和水下作業(yè)設(shè)施的開(kāi)發(fā)，其中美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等一些公司等都具有較強(qiáng)的實(shí)力， 在潛水技術(shù)、ROV 技術(shù)、水下作業(yè)工具技術(shù)、水下 焊接技術(shù)及裝備、水下檢測(cè)技術(shù)與檢測(cè)儀器方面處于 領(lǐng)先地位。 海底油氣輸送管道維修作業(yè)系統(tǒng)是水下工程技術(shù)的一個(gè)部分，維修作業(yè)的主要任務(wù)是研制一套海洋環(huán)境下能夠?qū)坞p層海底管道進(jìn)行吊裝、切割、去表 皮、開(kāi)坡口、對(duì)口、清理等作業(yè)的機(jī)具并能夠快速修復(fù)海底管道。下面就維修作業(yè)機(jī)具中的開(kāi)坡口機(jī)的發(fā)展概況作詳細(xì)介紹。

 

        1.坡口機(jī)的研究概況

在管道鋪設(shè)或管接修復(fù)過(guò)程中，需要對(duì)管道進(jìn)行切割/ 開(kāi)坡口作業(yè)，以便進(jìn)行焊接。切割/ 坡口機(jī)是管道換接修復(fù)過(guò)程中不可缺少的專(zhuān)業(yè)設(shè)備，它所涉及的 各項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外有成形產(chǎn)品出售。我國(guó)的產(chǎn)品多數(shù)為模仿國(guó)外制造。國(guó)外具有代表性的坡口機(jī)產(chǎn)品有以下幾種。

 

        1. 1 火焰切割/ 坡口機(jī)

美國(guó)H&M公司生產(chǎn)兩種火焰切割/ 坡口機(jī)：鋼帶式火焰切割和坡口機(jī)采用鋁制機(jī)身，重量輕，適合現(xiàn)場(chǎng)切割管道，坡口機(jī)的導(dǎo)軌采用不銹鋼凸緣導(dǎo)軌，一種導(dǎo)軌可適用多種管徑（鋼帶通過(guò)搭接，直徑可調(diào)），行走穩(wěn)定準(zhǔn)確，切割 線(xiàn)不錯(cuò)位。坡口角度可調(diào)。帶有l(wèi)5m 電動(dòng)遙控器， 速度可調(diào)，正反轉(zhuǎn)控制，非常適應(yīng)海上平臺(tái)導(dǎo)管架切 割和管道切割。產(chǎn)品適用管徑為250 ~ 2400mm 的管道。 馬鞍形環(huán)齒輪式火焰切割/ 坡口機(jī)適合車(chē)間高效率下料，而且可擴(kuò)展成斜口切割機(jī)。鋁制機(jī)身，重量輕，裝配精度極高，鞍座和環(huán)齒輪同軸度達(dá)到1 0. 64mm，端面垂直度達(dá)到1 0. 38mm。電動(dòng)型配l5m長(zhǎng)遙控電纜，可調(diào)速和正反轉(zhuǎn)。一種機(jī)型可適用四種相鄰管徑。坡口角度可調(diào)。配雙割把架，可以同時(shí)割 出雙側(cè)坡口。配圓度靠輪，可以適應(yīng)不圓的管子切 割。系列產(chǎn)品，適用管徑為50 ~ l200mm 的管道。

 

        l. 2 管端坡口機(jī)

意大利GBC公司生產(chǎn)內(nèi)卡式、外卡式坡口機(jī)和管端坡口車(chē)床。 內(nèi)卡式管道坡口機(jī)有兩個(gè)型號(hào)，適合于小管徑管道加工坡口。它由氣動(dòng)操作，防爆，適用于石化煉油企業(yè)管道維修。坡口機(jī)工作時(shí)通過(guò)超強(qiáng)自鎖內(nèi)卡芯軸卡于管道內(nèi)，不打滑，不振顫，不彎曲變形。外卡式管道坡口機(jī)有多個(gè)型號(hào)，采用多刀車(chē)削方式，適用于小管徑管道。 管端坡口車(chē)床內(nèi)徑卡緊，便攜，尤其適合厚壁管端加工處理。

 

        l. 3 全自動(dòng)柔性切管機(jī)

日本板橋全自動(dòng)柔性軸切管機(jī)結(jié)構(gòu)比較特殊， 機(jī)頭沒(méi)有任何動(dòng)力馬達(dá)， 動(dòng)力來(lái)自柔性扭矩傳輸纜軸。可以對(duì)管道進(jìn)行切 割、開(kāi)槽等作業(yè)。適用于 鑄鐵管、水泥管、鋼管、 石棉管和塑料管等。能夠快速、安全作業(yè)，也可在水中作業(yè)。最大切割厚度達(dá) 60mm。

 

 

        l. 4 爬管式管道切割/ 坡口機(jī)

美國(guó)E.H. WACHS爬管式切割/ 坡口機(jī)是一種便攜式銑削機(jī)，它通過(guò)鏈條將機(jī)體固定在管道上，驅(qū)動(dòng)鏈輪使機(jī)體帶著旋轉(zhuǎn)的切割刀和坡口刀沿鏈條爬行一周，完成管道的切割和開(kāi)坡口。它由液壓驅(qū)動(dòng)，可以 在管子水平或者垂直方向作業(yè)，也可以在壕溝和l80m 深水下作業(yè)。它可以在帶壓的管道或者罐體上進(jìn)行冷切割和坡口加工，加工精度高，安全防爆，特 別適合惡劣環(huán)境（ 風(fēng)沙、污泥、水下） 工作，適合海上鉆井、鋪管及各種水上安裝工程。

          2坡口機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)想及其展望

海洋油氣資源的開(kāi)發(fā)是海洋開(kāi)發(fā)的重要組成部分，其中海底破損油氣管道的維修又是保證海底開(kāi)采的油氣順利運(yùn)輸、防止海洋污染的必要保證。 我國(guó)在北海、南海和東海等海域進(jìn)行海上油氣開(kāi)發(fā)，海底油氣輸送管道一般有單層管和雙層管兩種， 單層管主要結(jié)構(gòu)是單層鋼管外面覆蓋一層鋼筋混凝土，雙層管主要結(jié)構(gòu)是在兩層鋼管中間添加有保溫層。北海、南海和東海的海底油氣管道鋪設(shè)已經(jīng)近 20年，許多管道面臨著破損的危險(xiǎn)。

 

          目前，我國(guó)海底破損油氣管道都是聘請(qǐng)國(guó)外的專(zhuān)業(yè)公司進(jìn)行維修，大多是美國(guó)的公司，每次維修都需要花費(fèi)幾百萬(wàn)元人民幣，價(jià)格昂貴。隨著時(shí)間的推移，現(xiàn)在工作的海底油氣管道破損率會(huì)越來(lái)越高，每年需要維修的次數(shù)也會(huì)不斷增加，因此急需將海底油氣管道維修作業(yè)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化。針對(duì)海底管道維修系統(tǒng)希望建立一系列性能可靠、體積小巧、自動(dòng)化程度高的作業(yè)機(jī)具，用于管道維修。這不僅能使我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的科技水平得到提高，避免受?chē)?guó)外公司技術(shù)保密的限制，提高海底油氣管道維修的效率，同時(shí)還能使每年維修海底油氣管道的費(fèi)用大大降低?？s短我國(guó)與世界發(fā)達(dá)國(guó)家在這一領(lǐng)域技術(shù)水平的差距，同時(shí)還會(huì)提高我國(guó)在海洋開(kāi)發(fā)方面的國(guó)際地位和競(jìng)爭(zhēng)能力。從目前國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，爬管式坡口機(jī)不僅能在水下工作，也能在干式環(huán)境中工作，而且能適應(yīng)大范圍管徑的管道切割/ 開(kāi)坡口作業(yè)。但是該坡口機(jī)屬于半自動(dòng)的，針對(duì)不同材質(zhì)、不同性能的材料所用切削速度應(yīng)是多少，需要靠人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)作現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。 如遇能見(jiàn)度較差的海情，作業(yè)將非常困難；而且我國(guó)海域環(huán)境較為復(fù)雜，該坡口機(jī)還需要進(jìn)一步完善。我國(guó)的科技工作者應(yīng)在對(duì)國(guó)外坡口機(jī)的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同材料，從切削性能、切削精度、可靠性等因素出發(fā)，深入研究，采用先進(jìn)控制方法，設(shè)計(jì)自己的自動(dòng)化爬管式坡口機(jī)，為我國(guó)的水下工程技術(shù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

 

 

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