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H型鋼在海洋石油工程中主要用于海洋石油平臺結構制造中，作為搭建海洋石油平臺結構的主要材料。海洋石油平臺H型鋼全部采用切割后焊接的方式連接，而不采用螺栓連接。對成品H型鋼需要進行切割、焊接。在H型鋼的一個腹板、兩個翼板的三個面切割直線、斜線、曲線、圓弧、過焊孔、坡口等。切割后的H型鋼重新組裝，以制造不同規模、不同功能、不同尺寸的海洋石油平臺。
2機器人在H型鋼切割中的應用
結合海洋石油工程中H型鋼切割的特點和難點，我們與日本大東精機株式會社合作，引進了基于6軸線的安川機器人，同時配備一個3軸火焰割嘴(用于切割過焊孔)的切割設備CR-4816。該切割系統包括等離子和火焰兩套切割系統，采用CNC控制，實現定長切割、自動傳輸上料、自動識別定位、自動切割和自動下料等功能。采用接觸探測的方式能夠精確的獲取H型鋼本身的制造誤差。測量探針安裝在等離子割嘴的外側，切割前，探針自動伸出檢測，在實際切割中進行誤差補償，以避免割嘴碰撞型鋼，檢測后自動收回。在不啟動等離子的情況下進行實際路徑模擬，確保切割準確無誤，解決了H型鋼本身的質量精度問題對切割產生的不利影響。采用美國Hypertherm等離子電源，型號為HPR260Specifications，用于切割翼板。等離子割嘴直徑約50mm，在切割過焊孔時，割嘴中心至翼板的距離約25mm，會有約25mm的腹板根留在翼板上，不能被切除掉，這會影響后續型鋼組對焊接。為了解決這個難題，在等離子切割系統的外部增加一套3軸火焰割嘴對過焊孔及腹板進行切割。火焰割嘴直徑僅為12mm，同時在系統程序中，對火焰割嘴在切割過焊孔時的角度進行一定程度的傾斜調整，能夠較好地控制腹板在翼板上的留根量，基本在(2～5)mm之間，可以滿足施工要求。在長度精度控制上采用雙邊夾持滾輪及側長圓盤，確保H型鋼在輸送過程中不會發生打滑現象，使長度精度能夠保證，進而保證了最終切割精度±1mm，確保了后續組對焊接的順利進行。H型鋼相交后的口型結構復雜，在對其進行切割時，切割程序的設計尤為關鍵，路徑的行程規劃對切割是否可行、高效至關重要。以等高H型鋼正交口型為例，我們選擇先進行兩側翼板切割，再進行腹板及過焊孔切割。按所標示的順序進行，1～4步驟采取等離子切割方式，5～6步驟采取火焰切割方式。機器人切割H型鋼存在的問題:由于采用等離子切割與火焰切割結合的方式，在切割過程中存在不連續性，在一定程度上影響了工作效率，同時在切割質量上，火焰割嘴差于等離子割嘴，增加了二次處理的工作。
3結束語
機器人技術在海洋石油工程H型鋼切割中的應用改變了以往靠手工切割H型鋼的方式，對提高生產自動化水平，降低人員勞動強度，特別是在提高施工質量和效率方面，都起到了十分重要的作用，是海洋石油工程施工的技術性革新。機器人技術已經在我公司模塊化工廠建造項目的H型鋼切割中成功應用，為我公司承攬國際海洋工程項目提供了裝備保障，同時，為在海洋石油工程其他領域的應用提供了實踐經驗。
作者：吳紅磊 白梅 單位：海洋石油工程青島有限公司