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H型钢在海洋石油工程中主要用于海洋石油平台结构制造中，作为搭建海洋石油平台结构的主要材料。海洋石油平台H型钢全部采用切割后焊接的方式连接，而不采用螺栓连接。对成品H型钢需要进行切割、焊接。在H型钢的一个腹板、两个翼板的三个面切割直线、斜线、曲线、圆弧、过焊孔、坡口等。切割后的H型钢重新组装，以制造不同规模、不同功能、不同尺寸的海洋石油平台。
2机器人在H型钢切割中的应用
结合海洋石油工程中H型钢切割的特点和难点，我们与日本大东精机株式会社合作，引进了基于6轴线的安川机器人，同时配备一个3轴火焰割嘴(用于切割过焊孔)的切割设备CR-4816。该切割系统包括等离子和火焰两套切割系统，采用CNC控制，实现定长切割、自动传输上料、自动识别定位、自动切割和自动下料等功能。采用接触探测的方式能够精确的获取H型钢本身的制造误差。测量探针安装在等离子割嘴的外侧，切割前，探针自动伸出检测，在实际切割中进行误差补偿，以避免割嘴碰撞型钢，检测后自动收回。在不启动等离子的情况下进行实际路径模拟，确保切割准确无误，解决了H型钢本身的质量精度问题对切割产生的不利影响。采用美国Hypertherm等离子电源，型号为HPR260Specifications，用于切割翼板。等离子割嘴直径约50mm，在切割过焊孔时，割嘴中心至翼板的距离约25mm，会有约25mm的腹板根留在翼板上，不能被切除掉，这会影响后续型钢组对焊接。为了解决这个难题，在等离子切割系统的外部增加一套3轴火焰割嘴对过焊孔及腹板进行切割。火焰割嘴直径仅为12mm，同时在系统程序中，对火焰割嘴在切割过焊孔时的角度进行一定程度的倾斜调整，能够较好地控制腹板在翼板上的留根量，基本在(2～5)mm之间，可以满足施工要求。在长度精度控制上采用双边夹持滚轮及侧长圆盘，确保H型钢在输送过程中不会发生打滑现象，使长度精度能够保证，进而保证了最终切割精度±1mm，确保了后续组对焊接的顺利进行。H型钢相交后的口型结构复杂，在对其进行切割时，切割程序的设计尤为关键，路径的行程规划对切割是否可行、高效至关重要。以等高H型钢正交口型为例，我们选择先进行两侧翼板切割，再进行腹板及过焊孔切割。按所标示的顺序进行，1～4步骤采取等离子切割方式，5～6步骤采取火焰切割方式。机器人切割H型钢存在的问题:由于采用等离子切割与火焰切割结合的方式，在切割过程中存在不连续性，在一定程度上影响了工作效率，同时在切割质量上，火焰割嘴差于等离子割嘴，增加了二次处理的工作。
3结束语
机器人技术在海洋石油工程H型钢切割中的应用改变了以往靠手工切割H型钢的方式，对提高生产自动化水平，降低人员劳动强度，特别是在提高施工质量和效率方面，都起到了十分重要的作用，是海洋石油工程施工的技术性革新。机器人技术已经在我公司模块化工厂建造项目的H型钢切割中成功应用，为我公司承揽国际海洋工程项目提供了装备保障，同时，为在海洋石油工程其他领域的应用提供了实践经验。
作者：吴红磊 白梅 单位：海洋石油工程青岛有限公司