科技日?qǐng)?bào)記者 陳曦 通訊員 劉曉艷

在天津大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里，一臺(tái)海藍(lán)色的“鋼鐵裁縫”正靈活地?fù)]舞機(jī)械臂，精準(zhǔn)地完成著高難度的鋼管焊接作業(yè)。4月8日，記者從天津大學(xué)獲悉，由該校材料科學(xué)與工程學(xué)院徐連勇教授團(tuán)隊(duì)與海洋石油工程股份有限公司聯(lián)合研發(fā)的世界首套T/K/Y管節(jié)點(diǎn)智能焊接裝備即將交付工程應(yīng)用，標(biāo)志著海上油氣平臺(tái)搭建進(jìn)入“裝配式”智能時(shí)代。

據(jù)介紹，“鋼鐵裁縫”專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)海上石油平臺(tái)“骨架”——導(dǎo)管架的關(guān)鍵焊接工作。導(dǎo)管架平臺(tái)就像海上油氣生產(chǎn)的工廠，承載著鉆井、采油、處理、儲(chǔ)運(yùn)等全套設(shè)備，支撐油田全生命周期開(kāi)發(fā)。同時(shí)還要承受狂風(fēng)巨浪的考驗(yàn)，使用壽命長(zhǎng)達(dá)30年以上。傳統(tǒng)建造過(guò)程中，焊工們需要在幾十米甚至幾百米的高空，手工完成各種復(fù)雜形狀鋼管的焊接，既危險(xiǎn)又費(fèi)時(shí)。

“要把上百根粗細(xì)不一、切口不規(guī)則的鋼管，像搭積木一樣精準(zhǔn)地焊接成重達(dá)數(shù)噸到數(shù)十噸的T型、Y型、K型或X型節(jié)點(diǎn)，過(guò)去全靠老師傅的眼力和手感。”徐連勇打了個(gè)形象的比方，“而我們的智能裝備就像給機(jī)器人裝上了‘火眼金睛’和‘最強(qiáng)大腦’，讓他們變身經(jīng)驗(yàn)十足的電焊老師傅。”

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，科研團(tuán)隊(duì)在研發(fā)過(guò)程中攻克了三道技術(shù)難關(guān)：首先，通過(guò)創(chuàng)新的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和精度補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了30噸以上超大管節(jié)點(diǎn)構(gòu)件的高精度焊接；其次，自主研發(fā)的視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)，讓機(jī)器人能夠精準(zhǔn)識(shí)別各種不規(guī)則的焊縫；最后，通過(guò)智能算法的突破，使焊接機(jī)器人具備了自主規(guī)劃焊接路徑的能力。

最讓團(tuán)隊(duì)自豪的是，他們成功攻克了多層多道變截面空間曲線焊縫的自適應(yīng)智能焊接這一世界級(jí)難題。“這相當(dāng)于讓機(jī)器人具備了‘隨機(jī)應(yīng)變’的能力，不管焊縫怎么變化，它都能應(yīng)對(duì)自如。”徐連勇說(shuō)。

記者在現(xiàn)場(chǎng)看到，這臺(tái)智能裝備進(jìn)行電焊工作的同時(shí)，旁邊電腦屏幕上，焊接過(guò)程的各項(xiàng)參數(shù)實(shí)時(shí)顯示，工程師可以隨時(shí)監(jiān)控調(diào)整。與傳統(tǒng)人工焊接相比，這套裝備不僅讓效率提升了20%以上，還確保了焊接質(zhì)量。

“更為重要的是，這臺(tái)智能裝備可以把傳統(tǒng)的高空作業(yè)搬到了工廠車(chē)間。”徐連勇解釋說(shuō)，“我們可以先在車(chē)間生產(chǎn)線上完成難度最大的復(fù)雜節(jié)點(diǎn)焊接預(yù)制，再到露天場(chǎng)地像搭積木一樣組裝，讓危險(xiǎn)的高空焊接變成安全的平地裝配。”

據(jù)悉，該技術(shù)不僅適用于海上油氣平臺(tái)，在船舶制造、風(fēng)電安裝等大型鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域同樣大有可為。隨著首套裝備的交付使用，我國(guó)重型裝備制造也將邁入智能化新階段。

（科技日?qǐng)?bào)記者 陳曦 攝）