数控相贯线切割机在海洋平台中的应用

曹国龙 钟裕华

自升式钻井平台的桩腿部分支撑着整个平台的重量，不但材料强度要求高，而且结构设计上有大量的斜撑管，以增加桩腿部分的强度和稳定性，满足设计要求，海恒CJ 46桩腿节点如图1所示。在直径只有520mm，厚度为25mm、28mm、50mm主弦管上，密布了大量φ114~φ273mm、厚度不等的斜撑管，在局部区域节点多，焊缝密集，而且焊接需要单面焊双面成形，这就对坡口的精密高效加工提出了要求。

钢管与钢管在空间以一定角度交成的空间曲线（即相贯线）坡口加工比较困难，传统的手工加工方法不仅效率低，而且产品加工质量很难得到保证，影响后面工件的焊接质量和空间几何尺寸。为此，我公司引进了上海宝业机电公司的BCNCG—1500VI数控相贯线切割机，不仅提高了工作效率，而且保证了相贯线坡口加工质量。

图1

图2 动力旋转头

图3 切割头及控制系统

图4 移动机架

1. 设备及性能参数介绍

（1）硬件设备 BCNCG—1500 VI数控相贯线切割机由动力旋转头（见图2）、切割头和控制系统（见图3）及移动机架（见图4）等组成。通过移动机架使得运行导轨与托架导轨保持平衡，进而调高了机器的切割精度。动力旋转头通过卡盘带动工件的旋转。切割头带有割嘴，并配有自动点火装置，用于切割管材，它可以轴向和径向运动。通过控制系统控制以上运动轴的联动，最终实现钢管相贯线的切割。

（2）软件系统 相贯线套料编程软件是宝业公司提供的必需的配套软件，主要用于相贯线管管件编程、套料，生成数控切割指令，驱动切割机工作。其核心是图形处理，是一个基于AutoCAD2008的应用软件，用最直观的图形来解决套料和编程问题。并集数据处理和数据库于一体，使所有相关的信息能在一个环境下得到共享，从而使系统更可靠，功能更强大，使用也更方便。系统软件采用CAD绘图与图库模块输入相结合，从而保证了相贯线结构处理的广泛性与工件编程、套料的便捷性。

相贯线套料编程系统主要包含三个部分：Auto CAD绘图编程、管件模块输入编程、套料系统。选择CAD绘图编程，可以进入CAD界面绘制图形并生成实体，根据C A D命令栏提示完成和保存切割数据；模块输入编程把管子的相贯线切割分为支管-弯管切割、支管-母管切割等八大类模型，需要进入图库模块输入编辑界面。套料系统是根据切割工艺、加工要求，按管子长度对不同相贯类型的切割工件进行编排、组合，生成包含所有工件的切割文件。提高了材料的利用率，一次性完成工件的切割操作，提高了生成效率。

（3）主要性能参数 切割钢管规格为φ 50~φ 1 000mm，切割钢管长度最长为15m，切割厚度根据割嘴大小、燃气压力等不同为6~50mm，切割速度为100~4 000mm/min，基本满足公司的生产需求。

2. 现场生产应用

由技术部门根据需要编制出切割指令，下发给车间下料班组，车间切割机操作人员把指令输入控制系统。并根据管子厚度选择割嘴大小，调整气体的工作压力以得到理想的火焰。

设备一切正常后，把要切割的管材吊放在切割机托架上，把被加工的管子用卡盘加紧、定位。然后将割嘴移动到切割点准备切割。

相贯线切割机切割过程及切割后的管子分别如图5、图6所示。

图 5

图 6

3. 结语

试验管道相贯线切割机具有切割范围广，切割速度快，工作效率高等特点。未来的发展在于设备移动的灵活性，增强其拆装的便捷，以适应各种环境和场地的施工作业。同时，热源更集中的切割方式（如等离子切割、激光切割）将能减少切割变形，提高切割尺寸精度和速度，减少切割后的打磨量，也将是未来切割方向。