随着经济的发展和陆上石油储量不断下降,海洋油气资源的开发变得越来越重要。提高海洋油气开采能力,已经成为了各国的重要目标。近年来,海洋油气的开采已由近海向深海转移,需要大量的海底管道进行油气的运输。由于开采深度的不断增加,管道一旦发生事故,需要及时进行维修。与发达国家相比,我国在维修装备方面有较大的差距。加快我国海洋油气维修设备的发展,提高关键设备的研发能力,对我国海洋油气开采有重要意义。金刚石绳锯机是海洋油气开采施工的重要设备之一,受到深水环境下金刚石绳锯机切割实验成本和条件制约,绳锯机的水下切割机理研究远落后于生产应用。为研究金刚石串珠水下切削机理,通过对水下金刚石绳锯机切削参数和深水切削环境的研究,设计金刚石串珠切削实验台。根据工作要求,研究实验台的关键技术,进行实验台的机械结构设计和检测装置设计,明确实验台的工作过程。绳锯机切削管道的过程实际是串珠上众多金刚石颗粒的切削过程。通过分析金刚石串珠的磨损过程,明确串珠的微观磨损形式主要为颗粒的微磨损、颗粒脱落和颗粒破碎三种形式。运用ABAQUS仿真软件,基于光滑粒子流体动力学方法,对金刚石颗粒切削X65管线钢过程中的微磨损进行仿真研究,研究不同切削速度、切削深度和金刚石位姿情况下,金刚石颗粒的微磨损程度。建立串珠胎体与金刚石颗粒的内聚力模型,研究不同颗粒出刃高度、载荷接触高度、胎体磨损和颗粒位姿情况下,胎体对颗粒的把持力大小。采用光滑粒子流体动力学方法,对金刚石颗粒破碎磨损进行仿真研究,研究不同切削速度和切削深度情况下,颗粒所受冲击力的大小。进行金刚石串珠切削钢基材料的实验研究,研究切削速度和切削压力对串珠磨损的影响。通过测量实验过程中串珠的直径变化,研究切削参数对串珠宏观磨损的影响;对磨损后的串珠进行电子显微镜下观察,研究切削参数对串珠微观磨损的影响。结合仿真研究和实验研究,确定金刚石切削作业的参数范围。