高效率的切割與焊接技術(shù)推動(dòng)承壓設(shè)備制造的發(fā)展

顧丕雄 蔡云聰

我公司具有A級(jí)鍋爐生產(chǎn)制造許可證和A1、A2級(jí)壓力容器生產(chǎn)制造許可證，每年生產(chǎn)約5 000t承壓設(shè)備產(chǎn)品。從原材料加工到整個(gè)產(chǎn)品的組裝制造過程，自動(dòng)切割下料與焊接技術(shù)是制造承壓產(chǎn)品的關(guān)鍵工序，直接影響著產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量。

1.機(jī)械化/自動(dòng)化高效率切割是關(guān)鍵工序的第一步

公司接到生產(chǎn)指令后，第一步根據(jù)產(chǎn)品的圖樣要求將原材料切割成半成品。有三種方式進(jìn)行切割：鍋筒和容器筒體部分用氧-丙烷直條多頭自動(dòng)火焰切割機(jī)進(jìn)行下料；而鍋筒和容器的封頭、吊耳及其他形狀復(fù)雜的部件通過氧-丙烷自動(dòng)數(shù)控火焰切割機(jī)進(jìn)行下料；對(duì)于不銹鋼、低合金鋼及薄件（一般在5mm以下）等易變形、形狀復(fù)雜的部件通過空氣等離子數(shù)控自動(dòng)切割機(jī)進(jìn)行切割。根據(jù)產(chǎn)品的不同要求，以上割料可以做到無余量切割，切割出來的零部件尺寸精度準(zhǔn)（±0.5mm），表面質(zhì)量好，瑕疵點(diǎn)極少，且用氣量達(dá)到節(jié)能高效的目的。3臺(tái)自動(dòng)切割機(jī)下料占整個(gè)承壓設(shè)備下料的85%左右，鋼板事先經(jīng)過排布，利用率可達(dá)90%左右，與原先使用的半自動(dòng)切割和手工切割相比，可以提高3倍以上的生產(chǎn)效率?？諝獾入x子數(shù)控自動(dòng)切割機(jī)切割承壓產(chǎn)品部件的現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

為保證切割質(zhì)量，公司專門制訂了《熱切割工藝守則》，操作人員必須遵照該守則操作。下料完成后，操作人員必須在割件的醒目位置上用油漆記號(hào)筆標(biāo)明產(chǎn)品圖號(hào)、鋼材牌號(hào)及規(guī)格尺寸等相關(guān)內(nèi)容，以防混淆。

2.焊接機(jī)械化/自動(dòng)化是提高生產(chǎn)率關(guān)鍵的第二步

承壓設(shè)備的筒體板厚一般在10~50mm，且直徑大（一般在φ800~φ3 000mm），因此焊接工作量大。鍋筒和容器筒體拼裝后，內(nèi)外縱環(huán)縫全部采用埋弧焊焊接，尤其是前后封頭與筒體焊接，過去內(nèi)側(cè)環(huán)縫只能用焊條電弧焊打底，2012年后經(jīng)過技術(shù)改裝，并通過多次試驗(yàn)，現(xiàn)在內(nèi)側(cè)環(huán)縫全部可用埋弧焊焊接，提高了生產(chǎn)效率。改裝后的埋弧焊進(jìn)行100t鍋筒與封頭內(nèi)側(cè)的焊接，如圖2所示。

鍋爐水冷壁膜式排采用熔化極惰性氣體保護(hù)自動(dòng)焊接，每次拼排同時(shí)用6~8臺(tái)焊機(jī)在上、下焊縫同步拼裝焊接（見圖3）。

圖1

圖2

圖3 鍋爐水冷壁膜式排焊接

在彎管生產(chǎn)流水線上，管子對(duì)接采用非熔化極自動(dòng)鎢極氬弧焊，管徑在32~76mm之間均可以使用，通過焊接程序進(jìn)行操作，根據(jù)管材厚度，一般焊2~3道一次完成并自動(dòng)進(jìn)行射線透照。

公司從2012年開始統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)表明，焊接機(jī)械化/自動(dòng)化率已占整個(gè)焊接工作量的72%左右，并且逐年在提高，焊縫的無損檢測(cè)一次拍片合格率達(dá)99%以上，焊接質(zhì)量較之前明顯提高。

3.今后如何提高生產(chǎn)率

由于切割和焊接技術(shù)水平的提高，焊割設(shè)備機(jī)械化/自動(dòng)化數(shù)量的增多，使手工焊割量大為減少，生產(chǎn)周期也明顯縮短。如原先100t鍋爐生產(chǎn)周期要90天左右完成，現(xiàn)在只需60~70天就能完成。

對(duì)于今后在焊割技術(shù)方面如何降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)率，公司已進(jìn)行了認(rèn)真研究。首先，在非承壓部件大力推廣CO2半自動(dòng)焊，如鍋筒與容器的底座、鋼結(jié)構(gòu)、煙道、風(fēng)管和空氣預(yù)熱器等，經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)分步實(shí)施是完全可行的；其次，對(duì)于承壓部件，如內(nèi)燃鍋爐的鍋筒與管板的角焊縫、吊耳，在容器與鍋筒上要求全焊透的大管徑K形坡口，也可以采用熔化極惰性氣體保護(hù)焊或埋弧焊。

通過以上兩項(xiàng)措施的實(shí)施，在機(jī)械化/自動(dòng)化或半自動(dòng)化生產(chǎn)效率上可再提高5%~8%。未來自動(dòng)化（機(jī)器人）切割/焊接設(shè)備也在規(guī)劃之中。