有关深水海底管道铺设焊接系统设计

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1、学兔兔www.xuetutu.comr鳝荡专家论坛．强垂鄹北京石油化工学院能源工程先进连接技术北京高校工程研究中心(102617)周灿丰焦向东陈家庆纪文刚姬宜朋罗雨高辉朱加雷摘要为了满足南海深水油气田开发的需要，研制了以焊接工作站为核心的深水海底管道铺设焊接系统。焊接工作站配备2套独立的双炬焊接系统，焊接小车外形尺寸小、质量轻，特别适合于海管铺设工程应用。焊接工作站控制系统采用CANOpen现场总线和网络技术，不仅增加了系统柔性和可靠性，而且实现了现场焊接设备的远程监督。关键词：深水海底管道焊接工作站焊接小车控制系统现场总线中图分类号：TG434油气输送管线铺设的技术发展有2个重要特征，

2、1海管铺设焊接系统概述一是采用高级别的管材降低工程成本，二是采用高效21世纪，中国将大力开发南海丰富的深水油气资的自动焊接技术提高施工效率。API5LX65高级别管源。深水铺管起重船“海洋石油201”是中国海洋石油总材已经广泛应用于国内海底管线建设之中．但是．从世公司实施深水发展战略的工程重大装备之一。文中以界范围内油气输送管线建设用管材来看．X70、X80已“海洋石油201”为工程依托。开展了深水海底管道铺设经得到广泛应用，XIO0则在2002年9月首次在Tran。焊接系统研究。sCanada管线工程之中得到应用¨】]管线焊接的施工方式经历了手工电弧下向焊工收稿日期：2010—03—1

3、2艺、半自动焊工艺和全自动焊工艺等三个发展阶段，20基金项目：国家863高科技资助项目(2006AA09A105)；国家自然科学基世纪70年代以后，GMAw自动焊在管道施工中的应用金项目(40776054)；北京市属高等学校人才强教计划资助项发展很快，已经成为目前主流的管线铺设焊接方法。法目(PHR201007134)；北京市属高等学校人才强教计划资助项目(PHR2oo90519)。国serimax和美国crcevans是海底管线铺设和海洋立162010年第7期学兔兔www.xuetutu.com专家论坛r蜉掳管安装自动焊接设备的2家主要供应商，发展了双炬“海洋石油201”海管铺设焊接主

4、作业线的每个焊双丝乃至多炬多丝等高效自动焊接系统，例如serimax接站包括2套相同的双炬焊接系统，除了共用配电箱的saturne8-Torch系统采用4个双炬焊接机头，即8之外，这2套焊接系统完全独立，即采用双车双炬布置根焊丝进行36～48英寸(954．4～1219mm)大尺寸海底方式，如图2所示。双炬焊接是指每个焊接小车安装2管线铺设焊接，极大地提高了焊接效率。GMAW自动把焊枪，焊枪间距大约50nMTl，焊接时形成2个独立熔焊已经用于多种海底管线铺设方法之中，例如采用J．池，区别于双丝共熔池的Tandem双丝焊接．有时也称Lay方法对SCR立管(SteelCatenaryRiser

5、s)进行焊接之为双单丝焊接。双炬焊接与单炬焊接相比．不仅焊接安装[]。韩国Hyundai则开发了带激光视觉传感器的效率提高了一倍，而且后面焊矩能够有效改善前面焊海底管线铺设自动焊接系统，用于管道窄间隙坡口焊矩的焊道韧性并降低接头硬度。缝跟踪。文中开发的海底管线铺设焊接设备，与现有的多数同类设备相比．不仅严格地控制了焊接小车尺寸和质量，而且创造性地采用现场总线和网络技术，不仅实现了同步驱动、车载计算和全位置焊接等功能，而且显著提高数据交换能力和系统可扩展性，为建立海管铺设计算机集成焊接系统打下了基础。2海管铺设焊接工作站设计数字化逆变焊接电源双炬焊接小车深水铺管起重船“海洋石油201”(图

6、1)由荷兰图2海管铺设双车双炬焊接系统GUSTO公司进行船型设计，国内船舶设计公司自主进行详细设计，采用了一系列国际上最先进的技术和装双车焊接是指在同一圆导轨上面安装2台自动焊备，为中国首条DP一3动力定位双层甲板自航深水铺管接小车．两侧同时焊接，其中一台焊接小车先从12点起重船．作业水深l5～3000m。位置引弧向下焊接．另外一台焊接小车与之有一个时间差，从相同位置开始向下焊接。后面几个站采用相同的操作方法，但是引弧位置要与前一站错开，以避免未融合等缺陷的产生。3自动焊接小车设计自动焊接小车安装在圆导轨上。圆导轨如图3所示，由2个半环导轨组合而成，采用高强度铝合金，燕翅形弹簧钢片支撑、

7、快开锁紧结构，外圆柱面上加工有直齿，实现与焊接小车驱动齿轮的啮合。焊接小车三维模型如图4所示，主要由小车锁紧图1深水铺管起重船“海洋石油201”机构、小车底板、小车行走机构、焊枪横向摆动机构、焊“海洋石油201”采用双层甲板。即“A甲板”可储存枪高低调整机构和焊枪组件等组成。小车底板是其他9000t钢管，“主甲板”为铺管作业甲板，配置钢管双各个构件的安装机架。采用整块高强度铝合金板材。数节点预制线和主铺管作业线．即海管铺设焊接主作业