2006年11月12日到18日，“水下干式管道维修系统”在渤海湾进行了为期一周的海上试验。
“通过这次试验，我们对我们课题的研究进行了全面的检阅。”房晓明说，各个子课题完成得非常好，不过这不是句号，只是拉开了我们在这一领域创新的序幕。
能见度为零，水下干式舱精准操作
房晓明介绍说，通过海上试验，水下干式舱系统总体性能达到了预期效果。在水下干式舱系统中首次采用的关键技术也得到了有效的验证。
“比如，在试验海域水质混浊，水下能见度几乎为零，ROV作业支持无效情况下，干式舱系统采用的多自由度液压精确对管、水面安全供源技术，可行、有效；闸室式潜水员进出舱技术，使得潜水员进出舱方便、安全高效，可在保持干舱状态下进出舱室传递物品或更换潜水员；采用的水下动力供电用户端采样，水面自动调压技术，解决了低电压力、大电流、长距离供电电压不稳定难题，使得供配电系统工作稳定可靠。”房晓明说。
水下挖沟机，跟“想象”的一样
水下挖沟机是为水下干式舱配套应用而设立的另一个863项目。海上试验结果表明，该系统的总体性能达到设计要求。在挖沟机系统首次采用的阶梯喷嘴技术可行有效，实现了每分钟1.5米的速度下，一次挖沟可形成上宽1.8米、底宽1.5米、深1.8米的管沟；采用的多喷嘴低扬程大面积基础喷冲技术效果好，效率高，形成深达2米的连续基础作业面。根据电流的趋肤效应，挖沟机脐带动力缆采用的多芯组合结构大大减小了脐带直径，在工作电流下无明显升温现象，安全可行。
水下开孔机，打破国外技术封锁
通过海底试验表明，水下开孔机可实现的最大开孔作业水深达60m，不停输开孔管道最高压力高达6MPa，性能指标达到国外同类产品的水平，处于国际先进水平。一举打破了国外的技术封锁，填补了我国在这一领域的空白。
房晓明说，课题研究的水下开孔机采用全液压大功率动力驱动、多道密封技术、具有高低速档适应水下不同管径开孔作业要求；设有液压平衡油路可进行带压开孔作业；具有开孔深度预设定及开孔刀达到预定深度时轴向进给自动停止功能，实现开孔自动化；主轴进给采用差速轮系检测、刻度盘指示的方法，与常用的标尺杆指示的方法相比，降低了开孔机的高度；同时设有开孔刀快进、快退和安全离合器等装置，操作快速安全、简便高效。
水下专用作业机具更小更轻
海试结果说明，每样作业工具都能完成相应的水下作业，达到设计的技术指标。闸刀锯的特点是结构紧凑，重量轻便，容易操作和保养；安装简易调整方便；高速钢刀片易于更换,切割过程自动让刀，刀锯寿命长。据介绍，金刚石绳锯机的特点是：切割适应性强，可同时切割多种材料复合管道；操作方便，工作可靠，水上操纵台操作只有三个按钮，水下机组有两个开关手柄，两个调速阀旋钮；装有金刚石绳锯机张力检测装置，具有进给过载保护功能；初步建立了合理的切割工艺。水下作业工具包体积小、重量轻，便于潜水员携带及水中操作，受到了潜水员的好评。
通过此次试验，使金刚石绳锯机、闸刀锯及水下作业工具包能够在海水真实条件下进行作业，既验证了技术指标可行性，又针对实际作业情况提出了一些改进措施，如金刚石绳锯机切割进给机构回退速度较慢，希望提高回退速度；建议将调速机构改为分档调速，在水下、水上操纵台工作都能进行控制；金刚石绳锯机安装固定受水面工作船升沉变化影响，安装中定位紧固困难，建议增加升沉补偿装置，以消除其影响，使水下固定操作方便等，为今后的产业化研制奠定了基础。
水下管道“动手术”尽在掌握中
水下干式高压焊接形成了3项主要研究成果：高压焊接试验装置，海底管道全位置钨极氩弧自动焊机和高压焊接工艺。此次应用于海下试验的海底管道全位置钨极氩弧自动焊机以其弧压反馈结合焊缝摄像、焊接过程远程视频监控、焊接信号的远程控制、对潜水员焊接资质的要求显著降低和作业安全性能高的优势一举获得了众多专家的认可和赞赏。
研究人员表示，海上试验成功并不意味着要停止进一步的研究步伐，而是要以此为基础，开发出更多配套的成果来。
这里有一批“水下连接专家”
想让海洋石油工程股份有限公司总工程师、863计划水下干式管道维修系统课题组组长房晓明给记者推荐一个“相约863人”的采访对象，他却有些犯难，建议我写写他们的团队。
这的确是一个完美的组合，在拿下这个被国外封锁的科技领地时，他们配合得天衣无缝。
课题2002年10月启动后，房晓明一直扮演着一个掌柜的角色，他运用多年在海洋石油工程中积累的实践经验和先进的项目管理模式，对课题过程进行管理。他将上海交通大学、中国石油大学（北京）、大发dafa888手机经典版、哈尔滨工程大学等4所大学联合起来攻关，形成一个完美的产学研联盟。还带领子课题组赴美国、俄罗斯等海洋工业发达国家进行考察、调研，掌握了第一手资料。
上海交通大学承担了“水下干式舱”系统和“海底管道维修专用挖沟机”系统研究。子课题组长李长春教授多年来跑上跑下，跑前跑后，有效地执行了两项子课题的综合管理和协调工作；子课题副组长任平研究员充分发挥其专业知识和经验，承担了子课题总体技术管理和具体研究设计工作；子课题副组长王道炎副教授老当益壮，经验丰富，除了参加课题管理工作，还亲自完成了大量图纸的设计和制图工作，亲自往返建造现场协调工艺和修改图纸。在两套系统总装、总调和海试过程中，三位教授离家近两个月，亲临现场，既当指挥员又当一线工人。被大家誉为“三大金刚”。
水下开孔机国产化主要设计者、中国石油大学（北京）教授喻重山，谈及今天开孔机的研制成功，总是谦虚地说：“水下开孔机的研制成功，要归功于国家863计划课题给我们一个机会，归功于整个课题组所有成员的共同努力。”
而当初正是他瞄准了这一目标，凭着不屈的毅力开始了水下开孔机的研发工作。经多方查阅资料，在充分继承国际上已经投入巨资开发出来的水下开孔技术和国内陆上开孔技术的基础上，结合海底油气管道维修工艺，坚持自主创新为主，提出了水下开孔机自主研发的综合设计方案。在水下开孔机关键技术上取得了五项原创性技术。
海底油气管道修复技术水下专用作业机具设备子课题组负责人孟庆鑫教授，是哈尔滨工程大学机电学院海洋智能机械研究所所长，机械电子工程学科带头人之一，博士生导师。多年来从事水下机械装置及机器人特种作业技术研究。“自2002年参加水下专用作业机具设备子课题项目研制以来，从课题立项讨论、国内外调研、方案设计、中间试验、技术设计、施工设计、设备采购、加工装调到海上试验，自始至终负责了课题研究及设备的研制工作。”房晓明说。
水下干式高压焊接子课题组组长焦向东教授，号称与焊接有缘，正是他领衔研究的一批精密焊接成果在大发dafa888手机经典版的产生，使得“水下干式高压焊接”这个重要项目最终花落该校。而他的加盟，最终使得水下干式高压焊接技术取得突破。
今年6月，焦向东牵头成立了海洋工程连接技术研究中心。目前，该中心以“水下干式高压焊接”子课题组核心成员为骨干，开展的主要研究工作有水下干式高压焊接、水下新型湿式焊接、深水钢结构摩擦叠焊、深水海管铺设焊接等。
他们的目标是：“21世纪的水下连接专家”。
水下管道“动手术”告别“洋大夫”
11月15日晚上7点30分，渤海湾早已一片漆黑，海风吹来有些刺骨。而在天津锚地，海洋石油工程股份有限公司所属的“滨海105号”作业船上，一群人正在为一项水下开孔试验紧张地忙碌着。
直到晚上9点50分，水下开孔机被吊装到作业船甲板上，从管道三通上卸下，在船上灯光的照耀下，可以清楚地看到管道上被开出了一个完全按预定要求、与管道内径等径的孔，甲板上瞬时爆发出了热烈的掌声，打破了刚才船上凝重沉闷的气氛。
这是由海洋石油工程股份有限公司负责的863计划课题“水下干式管道维修系统”的四个子课题之一———“水下密封与封堵”子课题的水下开孔机海底试验。从11月12日到18日，该课题的各个子课题在海底试验中陆续成功。
11月21日，国家863领域专家组赴天津评审后认为，“水下干式管道维修系统”的研制成功，填补了我国海洋技术领域海底管道水下干式维修技术的空白。
一个产学研结合的成功范例
海洋石油工程股份有限公司总工程师、水下干式管道维修系统课题组组长房晓明告诉记者，“水下干式管道维修系统”是“十五”国家863计划重大专项“渤海大油田勘探开发关键技术”中的一个重要组成部分，适用于渤海海域浑水环境条件海底管道的干式维修作业。课题由干式作业舱及舱管密封技术、海底管道开孔封堵技术、水下高压干式焊接技术、系统集成与水下专用配套作业机具技术等四个子课题组成。
在课题研发成功和海底管道维修系统建成、投入后，可以形成对水深60米以内的单层管配重结构海底管道和双层保温管结构海底管道的快速维修能力。可以实现由国内工程公司完成海底管道的维修工作，保障海上油气田的安全生产，达到降低维修作业成本，减少国家和企业损失。
值得一提的是，这一课题的研究是典型的产学研结合。课题由海洋石油工程股份有限公司承担，上海交通大学、中国石油大学（北京）、大发dafa888手机经典版、哈尔滨工程大学等4所大学参加联合攻关和研制。
房晓明介绍说，在课题研究过程中，他们运用了多年在海洋石油工程中积累的丰富的实践经验和先进的项目管理模式引进课题管理过程，形成了一套完备的课题计划进度控制体系、安全管理体系、质量管理体系和费用控制体系，对课题实现过程控制、按总体计划成功实现海上试验起到了重要作用。
“在课题研发过程中，我们从科研成果推广和应用的需求出发，及时调整课题技术路线和提出解决措施，使课题研发工作少走弯路，达到了产、学、研有机结合，发挥了各方面的优势。”房晓明说。
催生一批自主知识产权
水下干式舱系统是“水下干式管道维修系统”中最关键的技术。从11月15日到18日，水下干式舱系统先后五次下水。这套系统是由上海交通大学承担研究、设计和总装调试的。
房晓明介绍说，经过系统的技术设计、施工设计、关键技术的攻关、特种仪器设备的研制开发、加工建造和总装调试，历时4年，最后形成了一套完整的水下干式舱系统。在陆上总体调试过程中对系统各项指标进行了详细定量测试，结果表明系统陆上可测试功能和主要技术指标达到了预期效果，具备了海试条件。
然而，根据设计任务要求，干式舱系统要适合我国渤海使用条件，其特点是水质混浊，ROV作业支持无效。这对干式舱水下就位和对管密封技术提出了严峻的挑战，经过反复论证和试验研究，研究人员在水下干式舱系统中首次采用了水面供源，水下多自由度精确液压调舱技术，通过遥控液压系统使干式舱外框架在水下有3个自由度运动，舱体在外框架内有6个自由度运动，外框架二端装有液压机械手，用于管道的提升、对中和固定。通过系统配置的先进的水下监视、检测、定位、控制和显示等技术，实现了在混水环境中可由潜水员探摸指挥舱体就位、舱管微调对中和抱管密封功能。
“在这次海试中，先后完成了舱内干式环境建立和密封试验，潜水员进出舱试验；潜水员舱内作业试验；调舱对管和抱管密封试验，应急供气及气体安全检测等试验。”房晓明说。
试验结果得到了海试评审专家组充分肯定。形成了一批自主知识产权的科研成果。
水下开孔机成就五项原创技术
2002年，课题开始后，中国石油大学（北京）承担了“水下密封与封堵”子课题研究开发任务。
这个技术主要是配合海底油气输送管道干式维修作业，确保干式舱内气体不向管道内部空间泄漏，以维持干式舱内的气体压力和干式环境。要做到这一点，就必须提出对海底管道实施有效封堵的办法，开发和研制出整套海底管道开孔、封堵的专用设备，其中难度最大的是水下开孔机的研发。
“以前我国仅有用于陆上管道的开孔设备，且大部分是从国外进口的，水下开孔机一直是空白。我国海洋石油开发急需能适合我国海况、适用于不同管径、能不停产带压开孔的水下开孔机。”房晓明说，虽然国外已有成熟的水下开孔技术，也有多种类型的水下开孔机，但一直对我国实行技术封锁，只愿意提供价格昂贵的技术服务。
最终，课题组成功提出了水下开孔机自主研发的综合设计方案。在水下开孔机关键技术上取得了以下五项原创性技术。性能指标达到国外同类产品的水平，处于国际先进水平，从而一举打破了国外的技术封锁，填补了我国在这一领域的空白，并向国家申请专利6项，已获授权2项。当国外开孔机厂家得知我国即将研制成功水下开孔机的消息时，主动表示愿意提供该产品。
“中国造”领先世界同行
2006年11月16日，从渤海湾传来消息，在渤海湾进行的水下干式高压焊接试验获得成功，海底管道干式高压焊接技术终于实现了“中国造”。
房晓明说，“水下干式高压焊接”子课题的研究目标就是要开发出适应海底60米水深的管道高压钨极氩弧焊设备与工艺，为系统提供一套高压焊接工艺和自动焊接装备。
11月16日，当干式舱紧紧抱着刚焊接完成的管道浮出海面，在滨海105船甲板上安全就位后，看着刚刚焊接完成的管道焊缝，子课题组成员的心终于放下了。该子课题的研究工作四年来，取得了的一系列成果，不仅填补了国内空白，而且形成了若干领先于世界同行的创新关键技术。
就在这一课题的促使下，2004年12月，课题组在大发dafa888手机经典版建成了亚洲最大、国内唯一的“水下干式高压焊接实验室”；2005年6月，子课题组成功研制出国内第一套干式高压平板钨极氩弧自动焊机；2006年6月，该子课题又研制成功了国内第一套干式高压海底管道全位置钨极氩弧自动焊机，并使用这套干式高压海底管道全位置钨极氩弧自动焊机圆满完成了在水下干式管道维修系统水下焊接试验。
再创新“闯”出一条国产化道路
“配套水下专用作业机具”子课题通过四年多的项目研究工作，研制并集成了一整套油气管道修复作业专用机具系列装备。该套设备包括针对破损管道的切割，钢筋混凝土配重外管的切割，铲除及清刷作业，整套装备不仅能在水中使用，也可以在陆地环境中操纵使用。
面对越来越严峻的海洋竞争，子课题组在课题组组长房晓明总工程师的带领下赴美国、俄罗斯等海洋工业发达国家进行考察、调研，掌握了第一手资料，对部分机具的研究采用引进与自研相结合的方针开展工作，经过调研，引进了国外公司生产的先进的水下专用机具。包括爬管式切割坡口机、闸刀式管锯、液压链式对口器、金刚石链锯、冲击铲等设备。从单纯的引进，到消化吸收，到操作人员培训，直到进一步自主研发，走过了一条引进、消化、吸收、再创新的道路。
利用金刚石串珠绳对结构物进行切割，只有国外专业性期刊上有简单的介绍，这种切割机在国外也没有产品化，在我国发展很不充分，而且在海上使用环境特殊，设计过程中可借鉴的资料少。
在水下金刚石绳锯机工程实验样机的研制过程中，哈尔滨工程大学机电学院海洋智能机械研究所的孟庆鑫教授和王立权教授带领科技攻关小组做了长期、大量的工作，集中攻关，消化吸收了切割石板材用金刚石绳锯机的关键技术，结合海底油气管道切割作业的特殊性，自主完成了多种设计方案，对其进行了反复的论证。
2006年11月18日，进行海上试验，试验结果达到设计要求。
“通过这些研究，缩短了我国和西方发达国家的差距，形成了一定的技术储备。”房晓明说，“我国海洋技术长期依赖进口的局面将逐步改观，一批拥有自主知识产权的水下作业技术将加速我国海洋石油开发向国际先进水平迈进。”
■数字863
课题研制期间，共获得发明专利29项，实用新型专利31项，发表论文60余篇。
水下干式舱系统和挖沟机系统的三个“首次”：在国内外水下干式舱系统中首次采用闸室式潜水员进出舱技术，试验表明这种方式进出舱方便、安全高效，可在保持干舱状态进出舱室传递物品或更换潜水员；在干式舱系统首次采用水下动力供电用户端采样，水面自动调压技术，解决了大电流（50A以上）、低电压（24VDC）、长距离供电不稳定难题。在挖沟机系统中，根据电流的趋肤效应，挖沟机脐带动力缆采用了多线组合结构形式，大大减小了脐带直径，在工作电流下无明显升温现象，实现了大功率水下脐带的“瘦身”国产化。
水下开孔机关键技术上取得了五项原创性技术：采用全液压大功率动力驱动、多道密封技术、具有高低速档适应水下不同管径开孔作业要求；设有液压平衡油路可进行带压开孔作业；具有开孔深度预设定及开孔刀达到预定深度时轴向进给自动停止功能，实现开孔自动化；主轴进给采用差速轮系检测、刻度盘指示的方法，与常用的标尺杆指示的方法相比，降低了开孔机的高度；同时设有开孔刀快进、快退和安全离合器等装置，操作快速安全、简便高效。
水下专用作业机具子课题，已受理申报专利10余项，获专利证书2项；发表的学术论文19篇，积累了一定的海洋油气装备工程研发经验，培养并加强了科研梯队建设，参加本课题研究工作博士生6名，已有4名毕业留校，毕业硕士研究生4人，前后参加研究工作的师生十余人。
水下干式高压焊接形成了3项主要研究成果：高压焊接试验装置，海底管道全位置钨极氩弧自动焊机和高压焊接工艺。
