鋼制容器橢圓形封頭接管開孔技術研究

肖德明，趙曉磊，肖易萍，王立坤，關萍

（海洋石油工程股份有限公司 天津塘沽 300452）

1 引言

隨著海洋石油工業的迅猛發展，海洋工程鋼制工藝容器建造中存在大量的接管開孔結構，如支管（即接管）在筒體開孔、支管在平板開孔、支管在橢圓形封頭開孔、支管在錐體開孔等相貫焊接結構。根據石油天然氣行業標準（SY/T4802-92）/美國石油協會標準（API PI 2A），相貫線上每一點的焊接坡口取決于該點的局部兩面角，不同形式的相貫線，每一點的局部兩面角不同，即局部兩面角沿相貫線不斷變化[1]。由于開孔結構的不規則性及體積上的限制，相貫線及焊接坡口線也難以在數控切割機上完成，目前對這類帶坡口的相貫線大多采用手工放樣、制樣板，劃線、手工切割，最后經人工打磨來進行加工。而手工放樣、制樣板的過程耗時、費力，需要懂得放樣、展開基本原理，對工程技術人員職業技能的要求較高。同時通過描點法制作的樣板由于取點數量的限制，存在一定的偏差，進而加重了現場打磨的工作量，降低了工效。而在上述幾種相貫結構中，支管在橢圓形封頭開孔是最為復雜的一種，因為橢圓形封頭本身是一個曲面，理論上無展開圖，采用各種近似展開放樣的樣板均無法完全貼合在封頭曲面上。本文嘗試使用坐標變換的方式對支管在橢圓形封頭開孔的放樣、展開算法進行研究，根據空間解析幾何及高等代數的相關理論，結合放樣、展開的基本原理建立了相貫線的展開公式、局部兩面角公式，焊接坡口線的展開公式等，并在此基礎上編制放樣、展開軟件，進而取代手工放樣的工作量。……