數控相貫線切割機在海洋平臺中的應用

曹國龍 鐘裕華

自升式鉆井平臺的樁腿部分支撐著整個平臺的重量，不但材料強度要求高，而且結構設計上有大量的斜撐管，以增加樁腿部分的強度和穩定性，滿足設計要求，海恒CJ 46樁腿節點如圖1所示。在直徑只有520mm，厚度為25mm、28mm、50mm主弦管上，密布了大量φ114~φ273mm、厚度不等的斜撐管，在局部區域節點多，焊縫密集，而且焊接需要單面焊雙面成形，這就對坡口的精密高效加工提出了要求。

鋼管與鋼管在空間以一定角度交成的空間曲線（即相貫線）坡口加工比較困難，傳統的手工加工方法不僅效率低，而且產品加工質量很難得到保證，影響后面工件的焊接質量和空間幾何尺寸。為此，我公司引進了上海寶業機電公司的BCNCG—1500VI數控相貫線切割機，不僅提高了工作效率，而且保證了相貫線坡口加工質量。

圖1

圖2 動力旋轉頭

圖3 切割頭及控制系統

圖4 移動機架

1. 設備及性能參數介紹

（1）硬件設備 BCNCG—1500 VI數控相貫線切割機由動力旋轉頭（見圖2）、切割頭和控制系統（見圖3）及移動機架（見圖4）等組成。通過移動機架使得運行導軌與托架導軌保持平衡，進而調高了機器的切割精度。動力旋轉頭通過卡盤帶動工件的旋轉。切割頭帶有割嘴，并配有自動點火裝置，用于切割管材，它可以軸向和徑向運動。通過控制系統控制以上運動軸的聯動，最終實現鋼管相貫線的切割。

（2）軟件系統 相貫線套料編程軟件是寶業公司提供的必需的配套軟件，主要用于相貫線管管件編程、套料，生成數控切割指令，驅動切割機工作。其核心是圖形處理，是一個基于AutoCAD2008的應用軟件，用最直觀的圖形來解決套料和編程問題。并集數據處理和數據庫于一體，使所有相關的信息能在一個環境下得到共享，從而使系統更可靠，功能更強大，使用也更方便。系統軟件采用CAD繪圖與圖庫模塊輸入相結合，從而保證了相貫線結構處理的廣泛性與工件編程、套料的便捷性。

相貫線套料編程系統主要包含三個部分：Auto CAD繪圖編程、管件模塊輸入編程、套料系統。選擇CAD繪圖編程，可以進入CAD界面繪制圖形并生成實體，根據C A D命令欄提示完成和保存切割數據；模塊輸入編程把管子的相貫線切割分為支管-彎管切割、支管-母管切割等八大類模型，需要進入圖庫模塊輸入編輯界面。套料系統是根據切割工藝、加工要求，按管子長度對不同相貫類型的切割工件進行編排、組合，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）主要性能參數 切割鋼管規格為φ 50~φ 1 000mm，切割鋼管長度最長為15m，切割厚度根據割嘴大小、燃氣壓力等不同為6~50mm，切割速度為100~4 000mm/min，基本滿足公司的生產需求。

2. 現場生產應用

由技術部門根據需要編制出切割指令，下發給車間下料班組，車間切割機操作人員把指令輸入控制系統。并根據管子厚度選擇割嘴大小，調整氣體的工作壓力以得到理想的火焰。

設備一切正常后，把要切割的管材吊放在切割機托架上，把被加工的管子用卡盤加緊、定位。然后將割嘴移動到切割點準備切割。

相貫線切割機切割過程及切割后的管子分別如圖5、圖6所示。

圖 5

圖 6

3. 結語

試驗管道相貫線切割機具有切割范圍廣，切割速度快，工作效率高等特點。未來的發展在于設備移動的靈活性，增強其拆裝的便捷，以適應各種環境和場地的施工作業。同時，熱源更集中的切割方式（如等離子切割、激光切割）將能減少切割變形，提高切割尺寸精度和速度，減少切割后的打磨量，也將是未來切割方向。