壓力容器焊接自動化技術(shù)與具體應(yīng)用分析

繆新偉

[摘 ? ?要 ]近年來，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展使壓力容器產(chǎn)品的應(yīng)用越來越普遍，焊接過程中自動化技術(shù)對工業(yè)的發(fā)展來說具有舉足輕重的作用。而針對壓力容器來說，焊接自動化技術(shù)多分為軟件及硬件兩個部分，但這兩個部分不管是壓力容器自動焊接設(shè)備或是工藝技術(shù)以及電子技術(shù)和信息技術(shù)，都是助推壓力容器焊接自動化系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)。文章主要圍繞壓力容器焊接自動化技術(shù)展開論述，探討壓力容器焊接自動化技術(shù)的主要優(yōu)勢，并分析該項技術(shù)的具體應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]壓力容器;焊接自動化技術(shù);技術(shù)應(yīng)用

[中圖分類號]TG409 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）06–0–02

[Abstract]In recent years， the continuous development of science and technology has made the application of pressure vessel products more and more common， and the automation technology in the welding process plays an important role in the development of the industry. For pressure vessels， welding automation technology is mostly divided into two parts， software and hardware， but these two parts， whether it is pressure vessel automatic welding equipment or process technology， as well as electronic technology and information technology， all help pressure vessel welding. The key foundation for the development of automation systems. The discussion mainly focuses on the welding automation technology of pressure vessel， discusses the main advantages of the pressure vessel welding automation technology， and analyzes the specific application of this technology.

[Keywords]pressure vessel; welding automation technology; technology application

對于壓力容器的生產(chǎn)來說，焊接工藝是其中不可或缺的環(huán)節(jié)，同時和壓力容器整體的制造質(zhì)量具有密不可分的關(guān)系。與傳統(tǒng)的壓力容器焊接技術(shù)相比，焊接自動化技術(shù)的形成使得壓力容器的焊接質(zhì)量有了進(jìn)一步提高，并且焊接的操作也變得更為便利，使得壓力容器焊接質(zhì)量以及焊接效率都得到了明顯提高，具有非常高的應(yīng)用價值。對此需要不斷助推焊接自動化技術(shù)在壓力容器制造行業(yè)中的推廣和應(yīng)用，明確焊接自動化技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，加快自動化焊接技術(shù)的發(fā)展。

1 壓力容器焊接自動化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 自動化水平較高

針對壓力容器焊接自動化技術(shù)來說，自動化水平的較高使其最為明顯的優(yōu)勢之一，在焊接期間應(yīng)用自動化技術(shù)不僅能進(jìn)一步控制成本投入，同時壓力容器焊接作業(yè)效率也能有效提高。在壓力容器焊接期間，需要重點(diǎn)做好操作過程的控制，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

（1）分析壓力容器的結(jié)構(gòu)特性，針對結(jié)構(gòu)特性采用合理的自動化焊接參數(shù)。

（2）在計算機(jī)系統(tǒng)中輸入對應(yīng)的焊接參數(shù)，之后便可以進(jìn)行焊接作業(yè)，如此一來可以進(jìn)一步提高壓力容器的焊接作業(yè)規(guī)范性。

（3）盡量在焊接完成后對壓力容器的焊接效果進(jìn)行檢查，若出現(xiàn)漏焊等問題則要進(jìn)行補(bǔ)焊。針對焊接人員而言，也需要在應(yīng)用焊接自動化技術(shù)期間注意以下幾項操作：①焊接作業(yè)需要盡量和焊接自動化操作規(guī)程相符，若存在質(zhì)量問題需要及時處理。②對壓力容器的焊接自動化流程進(jìn)行改進(jìn)，對比不同的焊接參數(shù)，針對其中合理的焊接參數(shù)進(jìn)行明確。

1.2 適用范圍更廣

據(jù)了解，壓力容器焊接自動化技術(shù)如今在壓力容器制造方面具有重要的應(yīng)用規(guī)模，是提高壓力容器焊接制造質(zhì)量及效率的有效舉措。針對焊接技術(shù)而言，應(yīng)用較為普遍的便是逆變自動化焊接技術(shù)。這一技術(shù)即便處于較為苛刻的焊接條件，由于逆變焊接電源的電壓較低且電氣性能較為優(yōu)異，因此也能保證焊接的質(zhì)量，能夠有效滿足各種焊接要求。同時為進(jìn)一步提高壓力容器的焊接質(zhì)量，焊接工作人員也需要明確壓力容器的結(jié)構(gòu)特征，選擇合理的自動化焊接技術(shù)，提高焊接效果的質(zhì)量，也能夠進(jìn)一步控制焊接過程中的能耗。

1.3 精確度更高

對于壓力容器自動化焊接技術(shù)來說，在實(shí)際應(yīng)用中也要合理結(jié)合軟件技術(shù)來應(yīng)用，有效提高自動化焊接技術(shù)的應(yīng)用成效。壓力容器焊接期間可以實(shí)現(xiàn)跟蹤焊接技術(shù)的應(yīng)用，從而進(jìn)一步保障壓力容器制造的整體質(zhì)量。跟蹤焊接技術(shù)又能夠劃分接觸式焊接和分接觸式焊接兩種，由于跟蹤自動化焊接技術(shù)的發(fā)展以及在焊接壓力容器制造中的應(yīng)用，不僅能提高壓力容器的使用壽命，同時還能有效改善焊接過程的精度水平。針對壓力容器而言，內(nèi)部構(gòu)造和涉及設(shè)備都較為復(fù)雜，因此對焊接過程的精確水平也有著較為嚴(yán)格的要求，焊接自動化技術(shù)的合理運(yùn)用保障了壓力容器焊接的精確性，同時進(jìn)一步提升了焊接質(zhì)量及效率。

2 壓力容器焊接自動化技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 直管接長焊機(jī)

壓力容器屬于封閉容器，在運(yùn)作過程中會生成大量的熱量，因此也需要通過管線來散出熱量，避免過熱引發(fā)安全事故。很多鍋爐壓力容器中也會設(shè)計一些具有散熱效果的結(jié)構(gòu)，比如設(shè)計管理到輸出的渠道，可以提高焊接質(zhì)量水平。在鍋爐壓力容器中，管子預(yù)處理期間對焊接水平也有著較為嚴(yán)格的要求，因此許多生產(chǎn)單位都會選擇直管接長焊機(jī)來實(shí)現(xiàn)管子預(yù)處理焊接。我國某鍋爐廠從美國引進(jìn)了先進(jìn)的處理生產(chǎn)線，包含管子定長切斷和館內(nèi)清理設(shè)備等先進(jìn)裝置。管子預(yù)處理線多采用PLC自動化控制系統(tǒng)，能夠提高管子預(yù)處理的自動化操作水平，利用PLC自動化控制直管接長焊機(jī)的方式大大提高了系統(tǒng)整體的自動化水平，并且焊接坡口整潔性更高，焊接準(zhǔn)確性也有了明顯提升，焊接質(zhì)量有了穩(wěn)定保障。PLC自動化焊接技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)焊接工作，也可以實(shí)現(xiàn)焊接與切割的同步進(jìn)行，完整性更高，有效改善了直管焊接效果。

2.2 膜式壁焊機(jī)

對于壓力容器自動化焊接來說，膜式壁焊機(jī)的作用同樣十分優(yōu)異，膜式壁焊機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為冗雜，在分類方面基本上可以分為保護(hù)焊接和埋弧焊接2個系列，除卻能保障壓力容器結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定之外，也可以改善壓力容器的整體焊接效果。同時，為進(jìn)一步改善膜式壁焊機(jī)的應(yīng)用成效，焊接人員在焊接作業(yè)期間也要注重以下操作要點(diǎn)。

（1）焊槍需要盡量采用靈活性更強(qiáng)的焊槍，從而改善壓力容器焊接質(zhì)量。

（2）盡量減少人為操作占比，選擇現(xiàn)代化軟件系統(tǒng)，將焊接參數(shù)輸入到計算機(jī)系統(tǒng)中，提高焊接自動化技術(shù)在壓力容器制造中的應(yīng)用效益。此外，壓力容器焊接質(zhì)量在一定程度上決定了壓力容器使用的可靠性，因此為進(jìn)一步改善焊接效果，焊接人員需要充分了解焊槍的結(jié)構(gòu)和特征，針對膜式壁焊機(jī)自動焊接技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。針對氣體保護(hù)焊接技術(shù)而言，焊槍能夠在壓力容器上下兩個結(jié)構(gòu)上進(jìn)行布設(shè)，同時熔深相對更小，在焊接作業(yè)完畢之后，除卻焊接精度更高之外，壓力容器形變問題也能夠有效改善。但氣體保護(hù)焊接相比之下由于熔深更小，因此也對焊接條件具有一定要求。埋弧焊接技術(shù)一般情況下需要在壓力容器上方布設(shè)焊槍，熔深相對更高，焊接作業(yè)過程相比之下更為便利，對于焊接條件沒有較高要求，但埋弧焊接技術(shù)也具有一定不足，便是埋弧焊的工藝方法會在焊接位置出現(xiàn)較為明顯的形變量，而且精度也相對不足。對此在壓力容器焊接期間，焊接技術(shù)人員需要合理選擇膜式壁焊接自動化技術(shù)，從而保證壓力容器的焊接效果。

2.3 集箱環(huán)縫TIG自動封底焊接

對于集箱環(huán)縫TIG自動封底焊接來說，焊接自動化技術(shù)的運(yùn)用可以進(jìn)一步改善自動封底焊接的整體質(zhì)量和效果。能有效提升亞龍器集箱環(huán)縫部位的滾輪架以及浮動式動力頭結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而集箱環(huán)縫TIG自動封底焊接期間，焊接自動化技術(shù)的運(yùn)用也能夠有效改善焊接過程，焊槍也不需要頻繁進(jìn)行轉(zhuǎn)動，封底結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和堅固性也能夠進(jìn)一步保障，焊接效率得到較為明顯地提升，焊接效率與操作都能夠得到很好優(yōu)化。此外，在集箱環(huán)縫TIG自動封底焊接工藝的應(yīng)用也需要重點(diǎn)關(guān)注封底的寬度，有效調(diào)節(jié)寬度，對以往焊接技術(shù)手段進(jìn)行改進(jìn)，確保焊接自動化技術(shù)能夠在集箱環(huán)縫TIG自動封底焊接工藝中的應(yīng)用實(shí)效。

2.4 馬鞍形焊機(jī)

（1）對于壓力容器的生產(chǎn)過程而言，在焊接過程中需要連接2個圓柱焊接接頭，如鍋爐壓力容器的下降管就需要和短管接管連接，才能確保鍋爐壓力容器的焊接效果。這類焊接接頭在形狀以及尺寸方面都具有一定差異，這也為焊接工藝帶來了一定難度，對于焊機(jī)來說也需要選擇具有更高靈活性的焊機(jī)。為確保焊接接頭的連接效果，許多壓力容器生產(chǎn)單位都采用馬鞍形焊機(jī)進(jìn)行接頭的無縫焊接，有效改善了接頭焊接的質(zhì)量問題。如今馬鞍形焊機(jī)也成為了我國在壓力容器生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的焊接工藝，當(dāng)前許多大型壓力容器生產(chǎn)項目都采用馬鞍形焊機(jī)，在提高圓柱接頭連接效果與效率的同時也讓壓力容器生產(chǎn)項目的經(jīng)濟(jì)效益獲得了明顯提升。

（2）近年來我國鍋爐壓力容器生產(chǎn)行業(yè)的不斷發(fā)展，使得越來越多偏向連接及斜向連接的接頭不斷涌現(xiàn)，馬鞍形焊機(jī)卻無法適用于偏向連接及斜向連接的接頭形式。但計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及行業(yè)信息化建設(shè)的不斷推進(jìn)使得這一現(xiàn)狀也有了一定轉(zhuǎn)機(jī)，許多生產(chǎn)廠家將計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于馬鞍形焊機(jī)之中，針對馬鞍形焊機(jī)進(jìn)行一系列的升級和改進(jìn)，確保馬鞍形焊機(jī)能夠適用于各種復(fù)雜的焊接條件。馬鞍形焊機(jī)中計算機(jī)數(shù)控技術(shù)的融合使其自動化水平得到了明顯提高，而采用的手段則多種多樣。比如利用數(shù)控技術(shù)建立數(shù)字模型，將焊接所需的參數(shù)錄入到計算機(jī)系統(tǒng)之中，結(jié)合焊接期間的具體要求，例如直管間的直徑要求和傾斜角要求等，計算焊頭運(yùn)行軌跡條件，確保焊槍可以跟隨不同指令程序完成焊接任務(wù)。之后在焊接期間，還需要確保焊槍與直觀的運(yùn)行一致性，確保焊槍位置為水平方向，在保證焊接效果的基礎(chǔ)上改善馬鞍形焊機(jī)原本的不足，提高壓力容器生產(chǎn)效果的同時避免很多安全隱患的形成。計算機(jī)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用使得馬鞍形焊機(jī)自動化水平得到了有效改進(jìn)，而且還助推了馬鞍形焊機(jī)的多功能、多向性發(fā)展，如選擇四軸數(shù)控的馬鞍形焊機(jī)便可以進(jìn)行焊頭升降或水平運(yùn)動，使得馬鞍形焊機(jī)的適用范圍得到了進(jìn)一步拓展，利用數(shù)控模型以及對焊接參數(shù)的研究，使得馬鞍形焊機(jī)的靈活度也有了提高，對焊頭運(yùn)行軌跡有了更強(qiáng)的控制效果，焊槍可以穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)馬鞍形軌跡的焊接操作。焊接期間的焊接方法并非固定，而是需要在焊接期間跟隨焊槍具體情況進(jìn)行調(diào)整，只有這樣才能確保焊槍運(yùn)作過程中的軌跡以及焊接水平能夠達(dá)到壓力容器接頭焊接的具體需求。

3 結(jié)束語

近年來，越來越多的壓力容器新材料及新工藝的開發(fā)推廣使得壓力容器的自動化水平得到了穩(wěn)定提升。為有效展現(xiàn)壓力容器焊接自動化水平的應(yīng)用價值，技術(shù)人員需要根據(jù)焊接的實(shí)際情況來提高焊接技術(shù)的開發(fā)及研究力度，借用先進(jìn)的電子信息技術(shù)和自動化控制技術(shù)來助推壓力容器焊接技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展。

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