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我國是一個海洋大國，面臨太平洋及其所屬渤海、黃海、東海、南海，大陸海岸線長1. 8 萬多公里，有300 多平方公里的領海和管轄海域。海洋資源是近幾年國際上激烈競爭的焦點之一，是各國重要的戰(zhàn)略目標。21 世紀是人類向海洋進軍的世紀。為進 行海上石油開發(fā)、海洋科學研究、海底礦藏勘探開發(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，迫切需要進一步開發(fā)水下作業(yè)技術。 水下技術，是我國一個起步較晚，但近些年來發(fā) 展很快的領域。目前盡管在水下科學技術方面已取得了一定成績，但是還需要進一步發(fā)展多元科學技術， 以使海洋作業(yè)更加方便、快捷。其中水下工程技術就 是需要盡快發(fā)展的一種多元科學技術。 水下工程技術通常是指海洋工程中圍繞海底油氣 及其它礦產資源的勘探、開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。 自上世紀60 年代以來，水下工程技術迅速發(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發(fā)研究機構，如日本海洋技術中心（ JAMSTEC）、法國國立海洋開發(fā)中心（CNEXO）、挪威水下技術中心（NUC） 等，極大地促進了海洋開發(fā)進程及海洋技術研究工作。此外，各國近海工程公司和潛水公司，也紛紛進 行水下科學技術的研究和水下作業(yè)設施的開發(fā)，其中美國、英國、法國等一些公司等都具有較強的實力， 在潛水技術、ROV 技術、水下作業(yè)工具技術、水下 焊接技術及裝備、水下檢測技術與檢測儀器方面處于 領先地位。 海底油氣輸送管道維修作業(yè)系統(tǒng)是水下工程技術的一個部分，維修作業(yè)的主要任務是研制一套海洋環(huán)境下能夠對單雙層海底管道進行吊裝、切割、去表 皮、開坡口、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程中，需要對管道進行切割/ 開坡口作業(yè)，以便進行焊接。切割/ 坡口機是管道換接修復過程中不可缺少的專業(yè)設備，它所涉及的 各項技術在國外有成形產品出售。我國的產品多數為模仿國外制造。國外具有代表性的坡口機產品有以下幾種。
1. 1 火焰切割/ 坡口機
美國H&M公司生產兩種火焰切割/ 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（鋼帶通過搭接，直徑可調），行走穩(wěn)定準確，切割 線不錯位。坡口角度可調。帶有l(wèi)5m 電動遙控器， 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。電動型配l5m長遙控電纜，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公司生產內卡式、外卡式坡口機和管端坡口車床。 內卡式管道坡口機有兩個型號，適合于小管徑管道加工坡口。它由氣動操作，防爆，適用于石化煉油企業(yè)管道維修。坡口機工作時通過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型號，采用多刀車削方式，適用于小管徑管道。 管端坡口車床內徑卡緊，便攜，尤其適合厚壁管端加工處理。
l. 3 全自動柔性切管機
日本板橋全自動柔性軸切管機結構比較特殊， 機頭沒有任何動力馬達， 動力來自柔性扭矩傳輸纜軸?？梢詫艿肋M行切 割、開槽等作業(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，它通過鏈條將機體固定在管道上，驅動鏈輪使機體帶著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坡口。它由液壓驅動，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
海洋油氣資源的開發(fā)是海洋開發(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行海上油氣開發(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近 20年，許多管道面臨著破損的危險。
目前，我國海底破損油氣管道都是聘請國外的專業(yè)公司進行維修，大多是美國的公司，每次維修都需要花費幾百萬元人民幣，價格昂貴。隨著時間的推移，現在工作的海底油氣管道破損率會越來越高，每年需要維修的次數也會不斷增加，因此急需將海底油氣管道維修作業(yè)系統(tǒng)國產化。針對海底管道維修系統(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領域的科技水平得到提高，避免受國外公司技術保密的限制，提高海底油氣管道維修的效率，同時還能使每年維修海底油氣管道的費用大大降低?？s短我國與世界發(fā)達國家在這一領域技術水平的差距，同時還會提高我國在海洋開發(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/ 開坡口作業(yè)。但是該坡口機屬于半自動的，針對不同材質、不同性能的材料所用切削速度應是多少，需要靠人工根據經驗作現場調整。 如遇能見度較差的海情，作業(yè)將非常困難；而且我國海域環(huán)境較為復雜，該坡口機還需要進一步完善。我國的科技工作者應在對國外坡口機的先進技術進行研究的基礎上，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，采用先進控制方法，設計自己的自動化爬管式坡口機，為我國的水下工程技術發(fā)展做出貢獻。
