海洋油气资源具有深远的战略意义和重大的现实意义,是国家能源供应的重要组成部分。海上油气平台和海洋油气管道是海上油气勘探和海洋油气运输必不可少的手段,随着海洋油气资源开发的迅猛发展,废弃的海上油气平台和长时间服役的海洋油气管道逐年增多,废弃海上油气平台的拆除和失效油气管道的维修刻不容缓。摆脱国外技术限制,依靠国内技术和装备实现安全、经济的管道拆除和稳定、高效的管道维修是我国海洋石油事业发展的迫切需求。本课题的研究工作围绕国家自然科学基金项目《深水环境下金刚石串珠绳切割钢基材料切削及磨损特性研究》(项目编号:5167051260)进行,目的是研制出一种能够切割20″~30″(φ508~φ762mm)的以钢质材料为基底的海底复合材料立管的水下金刚石绳锯机,明确水下金刚石绳锯机的作业环境,规划水下金刚石绳锯机的作业流程,确定水下金刚石绳锯机的总体设计方案,并对关键技术进行研究。金刚石绳锯机切割海洋立管过程是众多金刚石串珠对钢基材料的磨削过程,金刚石串珠的磨削过程是大量离散分布在金刚石串珠表面的金刚石磨粒完成滑擦、耕犁和磨削作用的综合。通过建立单颗金刚石磨粒磨削X65管线钢的的动力学仿真模型,分析了磨削速度、磨削深度和磨粒前角对金刚石磨粒磨削工艺的影响,为串珠绳在不同应用情况下切割海洋立管时确定合适的工艺参数。从理论上对金刚石磨粒磨削过程中磨削力的产生进行预测,结合金刚石磨粒磨削X65管线钢的动力学仿真模型,深入分析了工艺参数对磨削力的影响特性,并根据实际应用中,金刚石串珠胎体对金刚石磨粒把持力的要求,对金刚石串珠的制造工艺提出可行性建议,改善金刚石串珠切割工件时的自身性能。以单颗金刚石磨粒磨削的仿真分析为基础,建立金刚石串珠切削管线钢的动力学仿真模型,研究了金刚石串珠上磨粒密度对管线钢表面加工质量和切削力的影响,并利用改装的摩擦磨损试验机进行金刚石串珠切削的相关试验,与仿真结果进行对比分析,为金刚石串珠磨削钢基材料的后续研究奠定基础。