管道坡口機技術(shù)現狀及其發(fā)展趨勢

 

         我國是一個(gè)海洋大國，面臨太平洋及其所屬渤海、黃海、東海、南海，大陸海岸線(xiàn)長(cháng)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際上激烈競爭的焦點(diǎn)之一，是各國重要的戰略目標。21 世紀是人類(lèi)向海洋進(jìn)軍的世紀。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、電纜等的敷設和檢查、海底打撈救生以及軍事應用，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(jì)，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備、設施的設計、建造及施工工藝和作業(yè)技術(shù)。 自上世紀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家，相繼建立了一批海洋開(kāi)發(fā)研究機構，如日本海洋技術(shù)中心（ JAMSTEC）、法國國立海洋開(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)設施的開(kāi)發(fā)，其中美國、英國、法國等一些公司等都具有較強的實(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、水下檢測技術(shù)與檢測儀器方面處于 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)境下能夠對單雙層海底管道進(jìn)行吊裝、切割、去表 皮、開(kāi)坡口、對口、清理等作業(yè)的機具并能夠快速修復海底管道。下面就維修作業(yè)機具中的開(kāi)坡口機的發(fā)展概況作詳細介紹。

 

        1.坡口機的研究概況

在管道鋪設或管接修復過(guò)程中，需要對管道進(jìn)行切割/ 開(kāi)坡口作業(yè)，以便進(jìn)行焊接。切割/ 坡口機是管道換接修復過(guò)程中不可缺少的專(zhuān)業(yè)設備，它所涉及的 各項技術(shù)在國外有成形產(chǎn)品出售。我國的產(chǎn)品多數為模仿國外制造。國外具有代表性的坡口機產(chǎn)品有以下幾種。

 

        1. 1 火焰切割/ 坡口機

美國H&M公司生產(chǎn)兩種火焰切割/ 坡口機：鋼帶式火焰切割和坡口機采用鋁制機身，重量輕，適合現場(chǎng)切割管道，坡口機的導軌采用不銹鋼凸緣導軌，一種導軌可適用多種管徑（鋼帶通過(guò)搭接，直徑可調），行走穩定準確，切割 線(xiàn)不錯位。坡口角度可調。帶有l5m 電動(dòng)遙控器， 速度可調，正反轉控制，非常適應海上平臺導管架切 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/ 坡口機適合車(chē)間高效率下料，而且可擴展成斜口切割機。鋁制機身，重量輕，裝配精度極高，鞍座和環(huán)齒輪同軸度達到1 0. 64mm，端面垂直度達到1 0. 38mm。電動(dòng)型配l5m長(cháng)遙控電纜，可調速和正反轉。一種機型可適用四種相鄰管徑。坡口角度可調。配雙割把架，可以同時(shí)割 出雙側坡口。配圓度靠輪，可以適應不圓的管子切 割。系列產(chǎn)品，適用管徑為50 ~ l200mm 的管道。

 

        l. 2 管端坡口機

意大利GBC公司生產(chǎn)內卡式、外卡式坡口機和管端坡口車(chē)床。 內卡式管道坡口機有兩個(gè)型號，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。坡口機工作時(shí)通過(guò)超強自鎖內卡芯軸卡于管道內，不打滑，不振顫，不彎曲變形。外卡式管道坡口機有多個(gè)型號，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

日本板橋全自動(dòng)柔性軸切管機結構比較特殊， 機頭沒(méi)有任何動(dòng)力馬達， 動(dòng)力來(lái)自柔性扭矩傳輸纜軸。可以對管道進(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 60mm。

 

 

        l. 4 爬管式管道切割/ 坡口機

美國E.H. WACHS爬管式切割/ 坡口機是一種便攜式銑削機，它通過(guò)鏈條將機體固定在管道上，驅動(dòng)鏈輪使機體帶著(zhù)旋轉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坡口機設計構想及其展望

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)采的油氣順利運輸、防止海洋污染的必要保證。 我國在北海、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， 單層管主要結構是單層鋼管外面覆蓋一層鋼筋混凝土，雙層管主要結構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已經(jīng)近 20年，許多管道面臨著(zhù)破損的危險。

 

          目前，我國海底破損油氣管道都是聘請國外的專(zhuān)業(yè)公司進(jìn)行維修，大多是美國的公司，每次維修都需要花費幾百萬(wàn)元人民幣，價(jià)格昂貴。隨著(zhù)時(shí)間的推移，現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)系統國產(chǎn)化。針對海底管道維修系統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)機具，用于管道維修。這不僅能使我國在相關(guān)領(lǐng)域的科技水平得到提高，避免受?chē)夤炯夹g(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用大大降低。縮短我國與世界發(fā)達國家在這一領(lǐng)域技術(shù)水平的差距，同時(shí)還會(huì )提高我國在海洋開(kāi)發(fā)方面的國際地位和競爭能力。從目前國外發(fā)展現狀來(lái)看，爬管式坡口機不僅能在水下工作，也能在干式環(huán)境中工作，而且能適應大范圍管徑的管道切割/ 開(kāi)坡口作業(yè)。但是該坡口機屬于半自動(dòng)的，針對不同材質(zhì)、不同性能的材料所用切削速度應是多少，需要靠人工根據經(jīng)驗作現場(chǎng)調整。 如遇能見(jiàn)度較差的海情，作業(yè)將非常困難；而且我國海域環(huán)境較為復雜，該坡口機還需要進(jìn)一步完善。我國的科技工作者應在對國外坡口機的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行研究的基礎上，針對不同材料，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，設計自己的自動(dòng)化爬管式坡口機，為我國的水下工程技術(shù)發(fā)展做出貢獻。

 

 

來(lái)源：www.designofka.com