工業(yè)機(jī)械設(shè)備加工過程中的焊接工藝分析

拓守昌

（埃肯碳素（中國(guó)）有限公司，寧夏石嘴山 753000）

0 引言

在工程機(jī)械制造過程中，需要將各種原始零件組合起來，使用傳統(tǒng)的焊接工藝焊接機(jī)械設(shè)備具有一定的缺陷，在焊接過程中也出現(xiàn)了一些問題，如焊接效率并不高、工人在焊接過程中十分容易發(fā)生一些難以預(yù)防的焊接事故。隨著焊接技術(shù)的進(jìn)步、創(chuàng)新以及發(fā)展，再加上自動(dòng)焊接設(shè)備的出現(xiàn)和應(yīng)用，使得機(jī)械制造過程中的焊接操作得到了轉(zhuǎn)變，目前已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。這一轉(zhuǎn)變不僅有助于大大提高焊接效率，更重要的是自動(dòng)焊接設(shè)備還有助于避免事故和焊接錯(cuò)誤，因此，分析自動(dòng)焊接在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用非常重要。電氣電子設(shè)備及焊接工藝將有助于提高工程機(jī)械制造過程的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

1 自動(dòng)焊接技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

近年來，自動(dòng)焊接技術(shù)成為應(yīng)用廣泛的技術(shù)，同時(shí)也是工程領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和大方向。在機(jī)械工程制造業(yè)中，應(yīng)用自動(dòng)焊接技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

（1）高質(zhì)量。焊接本身就有可能產(chǎn)生過多的熱量，利用機(jī)械設(shè)備來完成焊接工作，可以處理一系列的工作以及集中工作過程產(chǎn)生的熱量，使機(jī)器更容易冷卻，滿足現(xiàn)在的行業(yè)需要。與傳統(tǒng)的手工焊接工藝相比，自動(dòng)焊接技術(shù)可以有效提高焊接效率。在機(jī)械制造過程中，自動(dòng)焊接系統(tǒng)能將焊接工作控制在可控范圍內(nèi)，特別是焊接的規(guī)模和范圍，能有效防止焊接事故的發(fā)生。具體來說，焊接過程可以自動(dòng)調(diào)整焊接參數(shù)，從而減少焊接的危險(xiǎn)性。

（2）高技術(shù)水平。自動(dòng)焊接設(shè)備非常適合于技術(shù)要求高的焊接作業(yè)，在目前工程機(jī)械制造階段，可以廣泛應(yīng)用于各種非金屬材料的焊接過程。激光焊接等先進(jìn)技術(shù)具有帶寬短、深度高、變形可能性小等特點(diǎn)，在焊接過程中可以用于加工元件。

2 自動(dòng)焊接設(shè)備的性能優(yōu)勢(shì)

目前自動(dòng)焊接設(shè)備在工程機(jī)械制造業(yè)中的主要優(yōu)勢(shì)有3個(gè)：①將從事焊接工作的人員從繁重的工作中解放出來，大大提高工程機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)力；②在自動(dòng)焊接設(shè)備的支持下，可以大大提高焊接全過程中對(duì)于操作的控制，有助于保障工程機(jī)械制造的順利進(jìn)行，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性；③自動(dòng)焊接設(shè)備代替了傳統(tǒng)的手工焊接，不僅改變了焊接方式、降低了工作的強(qiáng)度，還能有效避免焊接工作對(duì)相關(guān)人員的不利影響。

3 自動(dòng)焊接設(shè)備結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

近幾年來自動(dòng)焊接技術(shù)迅速發(fā)展，促進(jìn)了焊接行業(yè)的發(fā)展。自動(dòng)焊接設(shè)備主要由自動(dòng)焊機(jī)和焊機(jī)組成，而自動(dòng)焊接設(shè)備的基本組成結(jié)構(gòu)如下：

（1）控制器和主體。自動(dòng)焊接設(shè)備的控制器和主體是設(shè)備的基本分類，通常由6 個(gè)關(guān)節(jié)型為基本結(jié)構(gòu)?；镜臈l件為：有效壽命≥15 年；非放射性、耐腐蝕材料；剛性堅(jiān)固式結(jié)構(gòu)。自動(dòng)焊接的主動(dòng)力由交流點(diǎn)擊來實(shí)現(xiàn)，通信服務(wù)器獲取位置信息并通過軌跡測(cè)量系統(tǒng)傳輸。該系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性，保證焊接操作符合要求。在設(shè)計(jì)上（實(shí)際測(cè)量的位置重復(fù)精度在±0.1 mm 以內(nèi)），全自動(dòng)焊接設(shè)備的控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線連接，利用全數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字工業(yè)控制功能。

（2）焊接電源。自動(dòng)焊接設(shè)備需要焊接電源，這樣才能正常地為設(shè)備供電。與傳統(tǒng)的手工焊接工藝相比，自動(dòng)焊接設(shè)備一般選用反饋電流，該焊接電源具有全數(shù)字化功能，可以計(jì)數(shù)和確定焊接指標(biāo)，甚至可用于一些先進(jìn)的自動(dòng)化焊機(jī)。為保證焊接作業(yè)控制在規(guī)定范圍內(nèi)，可對(duì)焊接人員設(shè)置合理的限制。它不僅可以顯示相關(guān)的參數(shù)，還可以顯示參考值。

（3）外部軸行走機(jī)構(gòu)。根據(jù)焊接理論，外部軸行走機(jī)構(gòu)安裝在電網(wǎng)上，可以有效增加焊接設(shè)備的覆蓋范圍，有助于提高焊接設(shè)備運(yùn)行的效率和安全性。

（4）傳感系統(tǒng)。在焊接過程中傳感器系統(tǒng)主要有兩個(gè)功能：一是電弧跟蹤，它可以對(duì)自動(dòng)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，操作人員也可以隨時(shí)檢測(cè)自動(dòng)焊接設(shè)備的參數(shù)，防止因二次數(shù)據(jù)偏差過大而導(dǎo)致編程錯(cuò)誤（激光跟蹤的目的是減少煙霧和降低反射對(duì)焊接工作的影響，以提高工程機(jī)械生產(chǎn)中自動(dòng)焊接的精度和質(zhì)量）；二是自動(dòng)焊接設(shè)備接觸線的定位功能。

（5）操作軟件以及弧焊軟件包。為保證工程機(jī)械生產(chǎn)的科學(xué)性和安全性，需要在自動(dòng)焊機(jī)上安裝操作軟件。首先，通過該操作軟件可以完成設(shè)備自動(dòng)焊接的全過程。其次，操作軟件可以完成動(dòng)態(tài)傳感工作，因?yàn)檐浖哂幸欢ǖ亩ㄎ?、跟蹤功能，因此，管理人員不再需要花費(fèi)大量時(shí)間來管理和控制自動(dòng)焊接和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作。由于自動(dòng)焊接設(shè)備操作不規(guī)范，可以及時(shí)進(jìn)行糾正，避免機(jī)械設(shè)備的意外損壞。最后，通過軟件可以對(duì)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。另個(gè)，利用焊接軟件還可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)焊接設(shè)備的自我保護(hù)，甚至可以根據(jù)設(shè)備存在的問題對(duì)其進(jìn)行診斷，從而有效監(jiān)控和降低設(shè)備的維護(hù)成本。

4 焊接缺陷產(chǎn)生的原因

在機(jī)械加工過程中，如果對(duì)材料的可焊性有深入了解以及選擇合理的焊接工藝，將非常有利于焊接質(zhì)量的提高。

4.1 加工材料的相容性

所謂可焊性，是指在適當(dāng)工藝的影響下，結(jié)合高質(zhì)量焊接的困難程度。如果普通的焊接工藝也能保證焊接質(zhì)量，說明加工材料的焊接能力較好。焊接工藝條件主要有：焊接的方式、方法；焊接材料質(zhì)量以及規(guī)格。評(píng)定高質(zhì)量焊接工藝的標(biāo)準(zhǔn)有：①焊接接頭的性能；②耐磨性。對(duì)于焊接工藝而言，評(píng)估相容性是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通常通過估計(jì)來進(jìn)行。金屬材料的焊接性能主要取決于化學(xué)成分，其中碳含量就是一個(gè)重要的影響因素。材料的性能檢測(cè)需要依靠焊接性試驗(yàn)等進(jìn)行，這些試驗(yàn)也可以測(cè)試出材料的焊接性能。

4.2 焊接材料的缺陷

在焊接過程中，由于各種因素會(huì)或多或少地出現(xiàn)一些焊接缺陷，只有對(duì)這些缺陷進(jìn)行深入的分析，才能更好地了解缺陷，進(jìn)而有針對(duì)性地采取措施。在焊接過程中，常見的缺陷有：①接近裂紋附近的焊接需求得不到滿足；②焊接周圍的焊接需求無法得到不滿足，這些缺陷的存在會(huì)影響機(jī)械設(shè)備的整體質(zhì)量。在機(jī)械加工過程中，如果以上問題得不到解決，焊機(jī)的焊縫及附近會(huì)很容易出現(xiàn)裂紋，其主要原因是沒有做好保溫工作或采用了不符合標(biāo)準(zhǔn)的加熱程序。在實(shí)際操作中，如果出現(xiàn)故障現(xiàn)象，就會(huì)產(chǎn)生氣孔和夾渣，影響設(shè)備的加工質(zhì)量。

5 焊接工藝實(shí)施要點(diǎn)

5.1 科學(xué)選擇焊接材料

科學(xué)、合理地選擇焊接材料是提高焊接質(zhì)量的前提。在材料的選擇方面，應(yīng)考慮焊接強(qiáng)度原則和有色金屬強(qiáng)度原則。此外，以下因素會(huì)對(duì)焊接接頭的性能產(chǎn)生明顯影響：①焊接方法；②焊接材料（在焊接材料中焊接最為關(guān)鍵的是焊接金屬）。除了材料的選擇，還要注意焊接接頭和模具。接頭的類型有多種，常見的有組合式、轉(zhuǎn)換接頭等。

5.2 注意焊接性能

在機(jī)械加工過程中，必須保證焊接工藝的標(biāo)準(zhǔn)化，因?yàn)檫@將對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生重大影響，也是提高機(jī)械加工機(jī)械效率的基礎(chǔ)。在焊接過程中，應(yīng)注意操作的組合，以確保截面的標(biāo)準(zhǔn)化。但是，如果焊接深度過低、焊接電流過低，則焊接質(zhì)量會(huì)提高。此外，必須控制焊接速度，因?yàn)樗矔?huì)影響焊接外觀，焊接速度過快將會(huì)產(chǎn)生無熔透或氣孔的缺陷，焊接速度太慢則會(huì)產(chǎn)生膨脹缺陷，所以在焊接過程中工作人員應(yīng)控制焊接速度。另外，還應(yīng)注意電弧張力的操作，確保操作規(guī)范。電弧電壓對(duì)焊縫的大小和形狀有很大影響，如果電弧電壓很高，焊縫將變得淺而寬，并且不會(huì)有熔透。因此，在選擇電弧電壓時(shí)，必須保證其完全適應(yīng)焊接電流。

5.3 嚴(yán)格執(zhí)行焊接技術(shù)要求

在機(jī)械加工過程中，焊接工藝的科學(xué)與否將直接影響到加工設(shè)備的質(zhì)量。在焊接過程中，只有嚴(yán)格遵守焊接工藝，才能提高焊接質(zhì)量。在實(shí)際操作中，既可選擇焊接方法，又可自行安排焊縫，但均應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。另外，在加工設(shè)備的過程中，要認(rèn)真了解材料的結(jié)構(gòu)和尺寸，以保證焊接質(zhì)量。例如，在焊接過程中應(yīng)直接控制焊條或焊絲，并嚴(yán)格按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接。

6 相關(guān)建議

（1）消除SRB（Sulfate-Reducing Bacteria，硫酸鹽還原菌）。微生物腐蝕的主要原因是微生物的營(yíng)養(yǎng)需求和產(chǎn)品的腐蝕，如IRB（Iron-Reducing Bacteria，鐵還原菌）對(duì)管道的腐蝕和SRB對(duì)硫化物的腐蝕。在水處理系統(tǒng)中也應(yīng)該這樣做，以確保殺菌劑的質(zhì)量和用量。

（2）輸油管道防腐處理。同時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行減振器噴涂、噴涂設(shè)備、井下管理等工作，確保連續(xù)噴涂，減少管道腐蝕，延長(zhǎng)管道使用壽命。

（3）進(jìn)行井下掛環(huán)腐蝕評(píng)價(jià)試驗(yàn)。外部自然因素造成的損害。整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)中。密封是系統(tǒng)密封過程中的關(guān)鍵步驟。必須選用優(yōu)質(zhì)的密封件，必須耐高溫、耐低溫，不能老化或破損，如果需要密封則必須對(duì)密封件進(jìn)行清洗，以保證密封件的牢固性，保證密封件的有效性。最后選擇干燥季節(jié)處理密封件，密封工序完成后，膠凝前對(duì)氣孔部位及時(shí)進(jìn)行復(fù)查和處理。

（4）腐蝕管道分析。根據(jù)《關(guān)于油田腐蝕與防腐研究的通知》，對(duì)腐蝕管道進(jìn)行取樣，及時(shí)運(yùn)至油氣設(shè)施進(jìn)行檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)輸入到油氣技術(shù)數(shù)據(jù)庫中，為后期的工作提拱數(shù)據(jù)支持。

（5）水井方面。首先，更換了使用壽命超過5 年的高壓后油管。同時(shí)采取了一系列檢井措施，實(shí)施了大修和附加費(fèi)，更換了Cqffo3 輸油管道。提高輸油管道的利用率，提高其耐腐蝕性。

7 結(jié)論

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，混合鋼焊接成為了當(dāng)前的首要任務(wù)，相關(guān)人員必須對(duì)混合鋼焊接的基本技術(shù)有一個(gè)深刻的了解。相關(guān)企業(yè)和部門應(yīng)積極借鑒先進(jìn)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為最大限度地提高直縫鋼焊接的可靠性和效率，應(yīng)重視混合鋼焊接的熱處理，控制混合鋼管的熱處理。在焊接過程中，應(yīng)注意工藝細(xì)節(jié)，科學(xué)選擇焊接材料，嚴(yán)格遵守焊接技術(shù)要求進(jìn)行操作，從而提高焊接和加工的質(zhì)量。