高压空气环境钨极氩弧焊电弧形态

针对高压空气环境的特殊性,研制了高压焊接试验舱和钨极氩弧自动焊机,建立了以高速摄像机为核心的电弧摄像系统.在0.1～0.7 MPa空气环境中,研究了电弧形态,采用稳态电弧的电流和弧长,结合钨极氩弧自动焊机其他主要参数,进行了典型位置16Mn钢板的焊接,采用自由成形工艺形成的全部接头均符合美国焊接学会AWS D3.6M:1999中A类接头的要求.     

高压环境下16Mn模拟全位置管道焊接工艺

分析了高压环境下管道TIG焊的特点,在自制的高压模拟试验装置中进行了模拟焊接试验.分别在0.1,0.3,0.5和0.7 MPa压力下,选用合理的焊接参数,对不同位置的16Mn试板进行焊接,均获得了单面焊双面成形的良好效果.     

TIG焊机应用于高压焊接试验舱的关键技术

为TIG焊机成功地应用于高压焊接试验舱,解决了焊机线缆穿越高压焊接试验舱时焊接电缆、焊机测控电缆、焊接保护气管的密封问题,以及应用于高压焊接过程的电弧熔池摄像、背面焊缝成形摄像、钨极焊丝摄像和舱内场景摄像问题。     

水下独立钢桩导向架的结构设计

水下独立钢桩在海上进行插桩作业时,需要水下独立钢桩导向架对其进行导向及打桩时扶正。导向架主要由底座、导向立柱和支撑等组成,主体导向架可直接用于文昌Ⅱ期桩的导向,文昌Ⅱ期有2个导向翼板,其在ROV的引导下落入导向立柱顶部的喇叭形导向口,即在自重的作用下滑入导向槽,达到导向的目的。在西江打桩时需装上钢丝绳滑道组件、移动导向块等。与国外同类产品相比,该导向架结构简单,没有水下打开和闭合等动作,不需要水下液压系统和控制系统。     

南堡35-2油田中心平台应用浮托法安装新工艺实践

大型结构物海上安装的常规方法是吊装,但由于受起重船吊装能力(目前国内最大的起重船“蓝疆”号的额定起重能力为3 800 t)和施工作业环境等诸多因素的影响,工程中往往需要直接租用国外大型起重船或者将大型结构物分成几块进行安装,这不仅加大了海上施工作业成本,而且会增加海上连接调试的时间、费用和海上作业的风险。2005年,海洋石油工程股份有限公司首次运用浮托法海上安装新工艺,成功地将重达7 200 t的南堡35-2油田中心平台整体安装到导管架上。该工程项目的顺利实施,标志着我国已初步具备了超大型海上平台的安装能力,也证明了在我国海域应用浮托法进行大型结构物安装的可行性。     

一种新型的管道封堵器

开发的新型管道封堵器由中心管、气囊、活塞、弹簧、夹板、护板、内接头、外接头、连接板和楔键等组成。该封堵器采用专用的送进机构送入管道,适用于管道维修作业中暂时封堵已卸压的管段。与现有用于油气输送管道维修的封堵设备不同的是,该封堵器不仅能实现双向自解封,适用于管道双向封堵,而且可承受0.1MPa的油气封堵压差,在施工期间可有效地防止油气漏失到动火区域,确保施工安全。     

海上起重作业交互式视景仿真与数值模拟

为建立准确的海上起重作业视景仿真系统,以"海洋石油201"起重船为研究对象,构建综合考虑海情海况、船舶动力定位系统、起重船压载系统等影响下的起重作业数学模型.综合应用虚拟现实技术、多通道数据交互技术、数值模拟技术以及半物理仿真技术,构建交互式三维动态虚拟场景.采用布利斯近似积分法对起重作业数学模型进行实时求解,在保证求解精度的基础上,实现了视景仿真系统的实时数据交互.仿真系统重点对起重作业过程中的船舶位移、船舶姿态角、吊物系统摆角和受力以及起重船受到的反作用力等参数的动态响应过程进行了仿真模拟,得到起重作业过程中船舶和吊物系统的运动规律.将仿真系统结果与海试数据进行对比,仿真系统偏差保持在10%以内,起重作业数学模型准确度满足仿真系统需求.视景仿真结果表明:仿真系统在保证精度的前提下,可以对海上起重作业的施工项目进行工程预演,能有效地降低海上起重作业风险,提高工程作业的安全性.     

水下液压冲击器的机理研究

针对海上油气管道外表面保温及防腐涂层的清理作业,提出了水下液压冲击器的设计方案.此冲击器采用高速开关阀控制配油阀的阀芯往复运动,从而促使活塞杆往复运动形成冲击的工作方案.根据此方案,又对此冲击器的端部工具处的密封和氮气室的容积这两个重要影响因素作了进一步分析.对端部工具处的密封结构作了设计、分析,在理论上证明了此种方式案可行性.对氮气室的初始容积与初始压力对活塞杆的冲击能的影响进行了分析,得出了氮气室在工作过程中的变化率ΔV与氮气室的初始容积V0max的比值应取0.24为宜的结论.     

遥操作干式高压海底管道维修焊接机器人系统

干式高压焊接是既能保证焊接质量又易于实施的海底管道维修方法.基于目前的自动化技术水平和海管坡口制备难度大的现实,提出了基于高级焊工焊接知识和潜水员水下工作技能的遥控海底管道维修焊接策略.研制了一套干式高压环境管道全位置焊接机器人及其分置于水面母船甲板和水下干式舱的机器人焊接控制系统,研制了分别用于场景、坡口和焊缝的视觉监视系统,以及计算机远程信息采集监控系统,它们与水下干式舱系统一道构成了水下干式管道维修系统.还研究了干式舱充气气体种类、焊接电源特殊性和舱内引弧问题.利用先期在干式高压焊接实验室获得的海管焊接工艺完成了海上焊接维修试验,焊缝质量良好.

Abstract：

Among the available underwater pipeline repair methods, hyperbaric TIG welding technology may be the easier one to obtain better joint quality. Due to the low automation level and the bevel preparation difficulty, the repair welding should be conducted based on both the welding knowledge of the welder on deck and the operation skill of the diver. A tele-operated robot for all position hypetharic pipe welding was developed. In the specified case of underwater welding, the process was controlled by a surface based operator, a clear and real time image of the arc as well as the image of groove location were required. An observation system of three cameras for chamber, groove and weld was also developed respectively. All the necessary message of vision, welding current and arc voltage were collected and transferred to the surface by the developed computerized information system. The underwater pipeline maintanence system consists of the welding robot, observation system, the informarion system, together with the habitation. The chamber gas type, the welding power source and arc striking were also studied. With the welding proceedure developed in the hyperbaric welding laboratory, a good weld was obtained in a underwater pipe repair welding test at Bohai sea.     

高压TIG平板焊机研制

研制了一套应用于高压焊接试验装置的TIG平板焊机,该焊机由可变位焊接工装、焊接机头、焊接电源组成,可以通过焊接工装的角度调整实现利用平板试件模拟管道试件各个关键位置焊接的功能.特别是在焊机安装过程之中,解决了焊机应用于高压环境的密封问题.试验证明,该焊机可以成功地应用于高压环境下的焊接.