试论海洋工程水下连接新技术

冯万里 李佳鑫

摘要：近年来，科学技术得到了全面发展，国家工程涉及的范围不断扩大，而海洋工作作为国家的重点工作之一，也在不断研发新技术的过程中，基于此，本文针对海洋工程水下连接新技术进行全面的分析。首先，简单了解海洋工程水下连接新技术的发展情况，对摩擦叠焊技术进行了具体分析，其次，从连接技术发展现状入手对海洋工程连接技术的研究工作提出了几点建议，希望能够为国家能源发展做出贡献。

关键词：摩擦焊接设备；水下连接质量；潜水作业

引言：

近年来，海洋工程得到了世界各国的重视，海洋石油及天然气资源开发力度的不断增加，水下油气田开采的深度也在不断加深，海洋深水钢结构连接和修复技术得到了各国重视，中国也不例外。水下连接技术的研究对于海洋工程的发展具有十分重要的意义，因此要结合国内发展现状，参考借鉴国外先进连接技术，研发创新出全新的水下连接装置，推动国家水下开采工程不断发展，为能源行业发展奠定基础。

一、海洋工程水下连接新技术

二十一世纪是海洋世纪，想要实现海洋强国梦，强化國家的海洋油气资源开发能力，提高中国在能源发展中的地位，就要不断加强对海洋工程水下里阿杰技术的应用。随着科学技术的不断发展，新时期海洋工程中可以应用的技术不断增加，出现了高压深水电弧焊接技术、激光焊接技术，可以在30米的深水中进行应用，但是这些技术的复杂性较高，且条件较多，熔深有限，因此在实际应用的过程中存在一定的问题。近年来，信息技术的不断发展，摩擦焊接技术得到了全面的应用，相比较下，这种焊接技术性能较优，且具有着低耗能、清洁性、高精度、高效率等特点。此外，对于海洋工程和其他水下应用而言，摩擦焊接的质量受到水的影响较小，在不同水深下焊接参数没有发生较大的变化，因此摩擦焊接成为了新时期海洋工程水下连接的关键技术。很多发达国家都已经研究出了不同的摩擦焊接设备，国家的摩擦焊接技术也得到广泛的应用。其中这种摩擦焊接技术根据方法不同，可以分成三大类，分别为：搅拌摩擦焊接、摩擦叠焊、径向摩擦焊接，不仅可以在深水油气管道修复工作中使用，在石油天然气管道上也能够进行连接。比如，一个径向焊接机中管道直径为100mm，厚度为12.7mm，可以焊接150mm-300mm钛合金立管。此外，在机器人技术发展的过程中，能够进一步加深潜水深度，以此提高水下连接质量，比如，水下遥控机器人Triton_XLS150，这种机器人搅拌摩擦焊接项目就可以代替潜水员，进行潜水作业。

二、海洋工程连接技术研究建议

（一）提高水下连接修复能力

对于海洋工程而言，新时期水下连接需要面对的作业环境较为特殊，且不同地区之间的作业对象不同，还需要保证较高的连接质量，但是国内关于连接技术的研究起步较晚，应用基础较差，技术水平较低，想要完成国家海洋石油的战略目标，就必须提高水下连接修复能力[1]。截至2017年，摩擦叠焊最深可以适应1000m，并且完成高质量的修复工作，但是这些该技术和工作都是国外发达国家已经取得的成就，因此国内应该以全新的思维和角度，去解决问题，加强对摩擦叠焊技术的研究，以此降低水下连接成本，提高水下连接修复效率。国内的摩擦叠焊装置还存在一定的缺点和不足，还需要相关人员根据具体的管道情况，展开具体的设计，采用新的通讯控制方式，比如，可以采用交流伺服电机作为运动驱动，以此提高了设备的控制精度和响应速度，设备的性能也会得到全面的改善。

（二）加强钢材连接技术研究

在加强摩擦叠焊研究的过程中，还要将重点放在钢材连接应用上，在搅拌摩擦叠焊工艺中，搅拌头的焊接厚度、寿命等都是钢材搅拌摩擦焊接的重点研究内容，提高摩擦焊接设备的性能，可以从根本上保证钢材的质量，并且推动焊接行业得到全面的发展。比如：海底管道的铺设质量和铺设效率都会受到连接技术的影响，采用稳定性较高、精确度较强的连接技术能够真正的提高海底管道的质量，保证海底管道得到全面的发展。比如，某研究机构针对传热学、摩擦学等方面的概念，利用MSC.Marc有限元计算分析软件建立了摩擦叠焊单元焊接模型，并且针对不同型号的钢材料进行仿真分析计算，判断摩擦叠焊技术在实际的应用中对钢材的影响，以此为钢材焊接工艺的开展奠定基础，保证摩擦叠焊技术可以在钢材连接中得到良好的应用，提高连接质量。

（三）加强配套技术研究开发

除了上述两点内容以外，还要加强对配套技术的研发，并且利用社会力量，展开研究工作。由上可知，摩擦焊接设计和机器人技术相结合，能够提高连接技术的发展。其中并联机器人和水下机器人是实现深入连接技术的关键，但是这种性能较优、商业化的机器人的成本较高，还需要得到更进一步的发展。此外，国家可以积极调动企业、高校、研究单位等社会力量展开研究工作，并且推动促进社会力量合作，以此研发出核心技术，降低设备成本，很多重大项目的成功过中都充分能表现出了合作的重要性。海洋工程作为高科技、高投入的行业，其中也包含着较大的鞥想，因此必须要利用这种合作模式，让创新技术迅速转化为生产力，保证海洋工程的全面发展。比如，北京研究中心和北京赛福斯特技术有限公司进行合作，就制作出了国内第一台摩擦叠焊试验装置，装置的最高转速为5000r/min，最高轴向力为2t，最高扭矩为50N·m，不仅如此，设备采用了PLC作为主控单元，以此保证焊接工艺参数全面输入和控制，这种摩擦叠焊实验装置还会得到更进一步的发展，继而形成水下先进连接技术[2]。

总结：

综上所述，近年来，国家不断发展对于能源的需求也在不断地扩大，但是在不断地开发过程中，造成了严重的资源浪费和环境污染问题，面对新时期能源紧缺的情况，必须要科学的进行开采，保证资源得到合理的利用，而在海洋工程中水下连接技术尤为重要，必须要保证连接技术合理可靠，提高相关设备的稳定性，才能够真正的建设形成海洋强国。

参考文献：

[1]张康，洪毅，段梦兰，等.深水水下连接器国产化设计关键技术[J].石油科学通报，2017，2（1）.

[2]丁邦建，吕庆桃.海洋科考船用电缆绞车技术与设计[J].起重运输机械，2017（8）：51-54.