壓力容器焊接自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

馬林梅 李峰 方志堅(jiān) 李永利

中核工程咨詢有限公司 北京 10007 1

壓力容器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用表現(xiàn)出了較高的質(zhì)量和安全性能要求，如果其質(zhì)量得不到有效保障，必然會(huì)導(dǎo)致壓力容器的應(yīng)用可靠性降低，容易出現(xiàn)安全隱患?；诖?，在壓力容器制造的焊接過(guò)程中，同樣也需要嚴(yán)格把關(guān)，力求選擇更為適用的焊接工藝、焊接方法和焊接手段，保證和提高焊接質(zhì)量，從而降低或避免壓力容器在焊接區(qū)域安全隱患的存在。

1 鍋爐壓力容器焊接自動(dòng)化技術(shù)概述

焊接自動(dòng)化主要是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)通過(guò)預(yù)先設(shè)定的一些相應(yīng)的焊接參數(shù)，對(duì)焊接的工作進(jìn)行自動(dòng)化具體應(yīng)用。自動(dòng)化的最大目的不僅在于保證焊接的質(zhì)量，使勞動(dòng)的強(qiáng)度有所減輕，還在于能有效地改善勞動(dòng)條件?，F(xiàn)階段在焊接自動(dòng)化領(lǐng)域運(yùn)用最多的就是開環(huán)控制系統(tǒng)，主要就是運(yùn)用多種自動(dòng)焊接機(jī)的方法進(jìn)行焊接。但是現(xiàn)在一些比較先進(jìn)和復(fù)雜的焊接技術(shù)系統(tǒng)采用的都是閉環(huán)控制，閉環(huán)控制系統(tǒng)主要是借助一些相應(yīng)的自動(dòng)化裝置、產(chǎn)線和與焊接機(jī)相互配套的前后工序。譬如零件的成型和坡口的制造、零件的相關(guān)裝配、對(duì)定位裝配的零件進(jìn)一步的水平精密定位、對(duì)焊接后的焊口進(jìn)行清理、對(duì)完成裝配零件的搬運(yùn)工作的機(jī)械自動(dòng)化處理，為的就是讓這些工序能夠自動(dòng)進(jìn)行?，F(xiàn)在生產(chǎn)商最常用的焊接自動(dòng)化系統(tǒng)大都是氬弧焊自動(dòng)化系統(tǒng)、電弧焊自動(dòng)化系統(tǒng)和電阻點(diǎn)焊自動(dòng)化系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)控制焊接系統(tǒng)和比較先進(jìn)的機(jī)器人焊接，其中氬弧焊和電弧焊這兩種自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)用得比較多，微型計(jì)算機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器人的焊接由于造價(jià)比較高，在造價(jià)資金方面一些廠家難以接受，所以在推廣的過(guò)程中就受到了很大的限制。鍋爐壓力容器不僅包含鍋爐，也包含了壓力容器。這兩種設(shè)備都是比較特殊的設(shè)備，所以在工業(yè)的生產(chǎn)中占據(jù)的地位比較高。鍋爐，顧名思義，就是通過(guò)相關(guān)燃料的燃燒或者其他能源的轉(zhuǎn)換，使其產(chǎn)生熱能使水加熱成為熱水或者成為水蒸汽的機(jī)械設(shè)備。壓力容器是在工藝生產(chǎn)的過(guò)程中能夠承受一定氣壓壓力的機(jī)械設(shè)備。這兩種設(shè)備對(duì)焊接過(guò)程中相應(yīng)的工藝都有比較高的要求，例如焊接過(guò)程中對(duì)焊接緊密性的要求以及對(duì)焊接的牢固性的要求等。除此之外，焊接工藝的好壞會(huì)直接影響鍋爐的安全使用，因?yàn)橹挥懈哔|(zhì)量的焊接工藝才能為鍋爐壓力容器做好安全保障[1]。

2 壓力容器焊接自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀

2.1 自動(dòng)焊接設(shè)備

制作壓力容器時(shí)，由于過(guò)程比較復(fù)雜，因此，需要仔細(xì)選擇自動(dòng)焊接設(shè)備。自動(dòng)焊接設(shè)備是否得到成功選擇，將直接關(guān)系到技術(shù)能否順利應(yīng)用，還可以有效提高壓力容器的質(zhì)量，解決制作過(guò)程中存在的問(wèn)題，保證壓力容器安全。常用的設(shè)備是埋弧焊機(jī)與氣體保護(hù)焊機(jī)，這兩種設(shè)備可以從事比較精細(xì)的工作，提高焊接質(zhì)量。容器經(jīng)過(guò)焊接后，其表面依然美觀大方，且安全性更有保障。選擇焊機(jī)時(shí)，需根據(jù)其不同的功能和部位進(jìn)行選擇，這樣可以方便技術(shù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)控。自動(dòng)化控制電機(jī)設(shè)備的選擇將直接關(guān)系到功能是否可以正常發(fā)揮作用，因此，在設(shè)備中通常會(huì)利用先進(jìn)的微型計(jì)算機(jī)，提高控制水平，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，保證操作人員的人身安全[2]。

2.2 窄間隙埋弧焊接技術(shù)

在壓力容器的制造中，為了更好地提升其壓力承受能力，往往需要設(shè)計(jì)較厚的筒體壁，而當(dāng)壁厚度達(dá)到了100mm以上時(shí)，如果焊接操作依然采取傳統(tǒng)的焊接模式，焊接工作量大，還容易產(chǎn)生未焊透、夾渣、氣孔等焊接缺陷問(wèn)題，且返修處理工作難度大，在后續(xù)長(zhǎng)期應(yīng)用中伴隨著較高的安全風(fēng)險(xiǎn)。基于此，窄間隙埋弧焊接技術(shù)的應(yīng)用可以較好作用于該類壓力容器的焊接，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較為明顯。窄間隙埋弧焊接技術(shù)的適用于壁厚度較大的壓力容器，在焊接過(guò)程中表現(xiàn)出了較高的熔敷效率，進(jìn)而也就能夠有效保障壓力容器焊接后的質(zhì)量性能，避免出現(xiàn)焊接缺陷；另外，在窄間隙埋弧焊接技術(shù)的應(yīng)用中還可以針對(duì)熱粗晶區(qū)進(jìn)行改善，促使其性能更為優(yōu)越，在焊接過(guò)程中形成更為理想的焊縫，相鄰焊道的處理能夠形成有序過(guò)度，預(yù)熱作用更為突出；隨著當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)的不斷推廣，這種窄間隙埋弧焊接技術(shù)的應(yīng)用同樣也可以較好形成自動(dòng)化處理效果，借助更新技術(shù)手段提升焊接效率。當(dāng)然，在窄間隙埋弧焊接技術(shù)的應(yīng)用中同樣也存在著一些缺陷和不足，比如，該技術(shù)焊接后的壓力容器一旦在后續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)行中出現(xiàn)了故障問(wèn)題，很難進(jìn)行有效修補(bǔ)，具體技術(shù)操作中對(duì)于技術(shù)人員也提出了高要求，任何細(xì)微偏差都可能影響焊接質(zhì)量。基于此，在未來(lái)壓力容器焊接中，應(yīng)用窄間隙埋弧焊接技術(shù)需要重點(diǎn)把握好各個(gè)技術(shù)操作要點(diǎn)，提升技術(shù)人員的施工能力，最終確保壓力容器的焊接更為可靠適宜。比如，對(duì)于焊接中的自動(dòng)跟蹤功能需要加大關(guān)注度，確保其可以針對(duì)焊接過(guò)程形成有效監(jiān)控和優(yōu)化[3]。

2.3 膜式壁焊機(jī)的應(yīng)用

在鍋爐壓力容器的自動(dòng)化焊接相關(guān)的技術(shù)中，膜式壁焊機(jī)得到了大范圍的應(yīng)用。膜式壁焊機(jī)是膜式壁過(guò)程中最重要的設(shè)備，隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)人員的不斷努力，現(xiàn)在的膜式壁焊機(jī)焊接技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得十分成熟。根據(jù)目前的焊接領(lǐng)域相關(guān)的分析來(lái)看，膜式壁焊機(jī)已經(jīng)形成了氣體保護(hù)焊接和埋弧焊接這兩種比較重要的壁焊機(jī)焊接模式，在這兩種新型的焊接模式的應(yīng)用中還形成了不同的操控模式[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了有效提高壓力容器的質(zhì)量與功能，就要積極開發(fā)和創(chuàng)新焊接技術(shù)，保證焊接設(shè)備符合要求，進(jìn)一步創(chuàng)新焊接工藝，將焊接技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合，從而不斷提高自動(dòng)焊接技術(shù)水平。