自動(dòng)化割焊裝備在壓力容器制造中的應(yīng)用

盧海雁，邱伏禮，王新海，王立仁(青島蘭石重型機(jī)械設(shè)備有限公司，山東 青島 266555)

0 引言

壓力容器是化工中常用的設(shè)備，因此其質(zhì)量以及性能會(huì)對(duì)化工行業(yè)產(chǎn)生很大的影響。傳統(tǒng)制造方法已經(jīng)無(wú)法滿足化工行業(yè)精準(zhǔn)化發(fā)展的需求，必須要提升壓力容器的制造水平。自動(dòng)化焊割裝備在壓力容器制造中的優(yōu)勢(shì)日益顯現(xiàn)，今后還會(huì)得到更大的推廣。筆者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)以及專業(yè)知識(shí)就自動(dòng)化焊割裝備的應(yīng)用進(jìn)行研究，意在提升壓力容器的制造水平。

1 傳統(tǒng)制造工業(yè)介紹

1.1 材料切割技術(shù)

傳統(tǒng)的材料切割工藝中主要應(yīng)用設(shè)備的是火焰切割機(jī)，對(duì)壓力容器的筒體鋼板進(jìn)行焊接，利用手工氣割技術(shù)對(duì)筒體進(jìn)行開(kāi)孔以及切割，數(shù)控火焰切割機(jī)在應(yīng)用的過(guò)程中能夠?qū)ν鈬归_(kāi)保溫工作，并且做好鞍座等零件的下料工作。社會(huì)的發(fā)展催生了很多新技術(shù)，在新技術(shù)的支持下社會(huì)生產(chǎn)力得到進(jìn)一步提升，焊割技術(shù)作為工業(yè)傳統(tǒng)技術(shù)之一，也需要不斷進(jìn)行發(fā)展，適應(yīng)更多材料。傳統(tǒng)焊割技術(shù)在應(yīng)用中存在諸多問(wèn)題，嚴(yán)重影響了焊割質(zhì)量以及效率的提升。

1.2 筒體組對(duì)技術(shù)

筒體組對(duì)技術(shù)也是壓力容器制造中必要的環(huán)節(jié)，化工裝備的形狀多為焊接式圓筒，由多個(gè)筒節(jié)組成一個(gè)主筒體，常用的組對(duì)法是立式組對(duì)法，在操作工程中需要借助天車、千斤頂?shù)容o助設(shè)備。在此環(huán)節(jié)中需要大量的人力勞動(dòng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，但是勞動(dòng)效率并不高，人工操作中難免會(huì)存在誤差，這就會(huì)對(duì)后續(xù)的焊接施工造成影響，降低焊縫的質(zhì)量。

1.3 焊接技術(shù)

焊接技術(shù)是關(guān)乎壓力容器質(zhì)量的重要內(nèi)容，傳統(tǒng)焊接中對(duì)DN1000以上的筒體外環(huán)縫修補(bǔ)為主，在內(nèi)環(huán)縫的處理上則選擇埋弧自動(dòng)焊接技術(shù)，以此實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、精密焊接。盡管當(dāng)前焊接設(shè)備的性能越來(lái)越高，但是功能比較單一，在面對(duì)一些細(xì)小或者復(fù)雜的構(gòu)件時(shí)無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確焊接，這就需要借助人工的方式對(duì)鞍座、裙座進(jìn)行焊接，以提高焊接的整體質(zhì)量。

2 割焊工藝改進(jìn)措施

2.1 技術(shù)要求

自動(dòng)化割焊設(shè)備的應(yīng)用很大程度上改善了割焊效率以及質(zhì)量，大大解放了人力，而且還降低了割焊工藝施工中給技術(shù)人員造成的安全風(fēng)險(xiǎn)。自動(dòng)化割焊設(shè)備要想更好的發(fā)展效益就需要對(duì)割焊全過(guò)程重新進(jìn)行考量，重新規(guī)劃割焊工序，促使整個(gè)流程改進(jìn)的同時(shí)，提升自動(dòng)化焊接設(shè)備的全面配置。技術(shù)人員要對(duì)壓力容器制造線進(jìn)行規(guī)劃，促使自動(dòng)化生產(chǎn)線高質(zhì)高效運(yùn)行。

2.2 達(dá)到效果

實(shí)現(xiàn)小工件的自動(dòng)化預(yù)制，例如人孔法蘭接管環(huán)縫埋弧自動(dòng)焊接，DN1200以下法蘭蓋及密封面等板狀圓形工件表面堆焊，實(shí)現(xiàn)筒節(jié)縱、環(huán)縫自動(dòng)化焊接以及筒體相貫線自動(dòng)開(kāi)孔以及焊接。在條件允許的情況下可以設(shè)置監(jiān)控，利用監(jiān)控對(duì)焊接全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)割焊施工中存在的問(wèn)題，加以修正，進(jìn)一步提升焊接的質(zhì)量。

2.3 實(shí)施方案

自動(dòng)化割焊設(shè)備發(fā)揮最大的效益還需要配備完善的輔助設(shè)備，像是在小工件埋弧焊工位上配置新的設(shè)備。在焊接電源的選擇上，應(yīng)該將控制器和送絲機(jī)等裝置應(yīng)用其中，借助信息技術(shù)強(qiáng)大的通信功能實(shí)現(xiàn)焊接裝備之間的信息交流，從而確保割焊各環(huán)節(jié)可以有序不穩(wěn)的高效開(kāi)展。切割單元中利用焊割供氣滑環(huán)以及火焰切割槍，確保供氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.4 自動(dòng)化焊接

計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)為各行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了極大的發(fā)展動(dòng)力，促進(jìn)了行業(yè)生產(chǎn)、管理的升級(jí)換代。自動(dòng)化焊割設(shè)備也是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的加持下才能發(fā)揮如此大的效益，在開(kāi)閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制下，能夠協(xié)調(diào)各種工序，使得壓力容器制作具備較強(qiáng)的科學(xué)性，從而完成自動(dòng)焊接工作。當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)仍然處于研發(fā)中，日后隨著制造需求的提升，自動(dòng)化割焊技術(shù)還將獲得更大的發(fā)展。

3 自動(dòng)化割焊裝備在壓力容器制造中的應(yīng)用分析

3.1 馬鞍形焊接

壓力容器是化工中常用設(shè)備之一，其形態(tài)以及性能需要依據(jù)實(shí)際的需求做出變化，要想保證壓力容器有很高的性能，滿足化工需求，就需要多種制造技術(shù)的協(xié)助。馬蹄形焊機(jī)的應(yīng)用可以滿足割焊的特殊需求，能夠以數(shù)控技術(shù)作為模型，確保設(shè)備的自身形狀不會(huì)和相關(guān)功能產(chǎn)生偏差，利用焊槍實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的焊接，從而完成焊接結(jié)構(gòu)相似等問(wèn)題，大大降低焊接問(wèn)題的發(fā)生。

3.2 直管接長(zhǎng)焊機(jī)

壓力容器顧名思義在應(yīng)用的過(guò)程中會(huì)承受很大的壓力，因此需要在割焊中要最大限度的保障容器能夠承受壓力。直管接長(zhǎng)焊機(jī)的應(yīng)用在確保壓力容器的性能上發(fā)揮著很大的作用，其自動(dòng)化程度較高，而且在長(zhǎng)期的應(yīng)用過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)比較嚴(yán)重的焊接問(wèn)題，大大提升了焊接的整體質(zhì)量。該設(shè)備還具備很高的性能，能夠優(yōu)質(zhì)化切割，提升坡口的完整程度。

3.3 膜式壁焊接

隨著工業(yè)的發(fā)展，割焊技術(shù)也獲得了極大的發(fā)展，焊接工藝愈加豐富，應(yīng)用的焊接設(shè)備種類也不斷增加。壓力容器在化工行業(yè)中有著不可替代的作用且廣泛應(yīng)用，因此更需要提升設(shè)備制造質(zhì)量以及效率。膜式壁焊接設(shè)備是壓力容器制造中常用的焊接設(shè)備，應(yīng)用該設(shè)備能夠發(fā)揮氣體保護(hù)焊和埋弧焊工藝，具有較高的穩(wěn)定性。但是當(dāng)前受到技術(shù)的限制，自動(dòng)化設(shè)備與壓力容器制作的融合效果還有待提升。

3.4 氣孔與裂紋焊接

氣孔與裂紋也是焊接中不能忽視的問(wèn)題，在焊接部位由于技術(shù)、溫度等因素的影響，很容易出現(xiàn)焊縫，還有就是坡口角口小以及電流不穩(wěn)定則會(huì)出現(xiàn)氣泡，這些問(wèn)題都會(huì)影響壓力容器的質(zhì)量。因此需要在焊接的過(guò)程中注意做好坡口的處理工作，選擇合適的焊接速度，對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行科學(xué)選擇，放慢冷卻速度，降低應(yīng)力問(wèn)題的發(fā)生，從而減低焊接問(wèn)題的出現(xiàn)。

3.5 應(yīng)用效果分析

自動(dòng)化割焊設(shè)備的應(yīng)用大大提升了焊接的質(zhì)量以及效果，保障壓力容器發(fā)揮最大的應(yīng)用價(jià)值。相較于傳統(tǒng)的人工焊接技術(shù)來(lái)說(shuō)，可能在部分施工的精準(zhǔn)度以及能動(dòng)性上還有待提高，但是自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，使得部分經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好的制造商形成了流水化作業(yè)模式，焊接機(jī)切割的效率大大提升，不僅增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，降低了材料報(bào)廢率，還很好的保障了技術(shù)人員的操作安全。

4 自動(dòng)化割焊相關(guān)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 石化行業(yè)

石化行業(yè)對(duì)自動(dòng)化焊割設(shè)備的技能有更高的要求，石化管道等設(shè)備運(yùn)輸?shù)氖腔瘜W(xué)物質(zhì)，如果管道、容器等性能不高就可能會(huì)引發(fā)安全事故。因此在焊接的過(guò)程中必須要重視焊接質(zhì)量，自動(dòng)化設(shè)備要依據(jù)不同管道的需求，嚴(yán)格割焊參數(shù)，高質(zhì)高效的完成焊接工作。自動(dòng)化割焊設(shè)備也要注重自身性能的提高，滿足不同類型化工設(shè)備施工的需求。

4.2 電力行業(yè)

電力行業(yè)對(duì)割焊技術(shù)也有很大的需求，電力作為社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)能源，對(duì)大眾的生活以及工業(yè)生產(chǎn)都有至關(guān)重要的影響。而且隨著發(fā)展的深入，電力發(fā)展還有很大的需求空間。發(fā)電廠設(shè)備的正常運(yùn)行也需要割焊技術(shù)的支持，水電設(shè)備、火電設(shè)備以及發(fā)電裝置的工作量較大，傳統(tǒng)的人工焊接無(wú)法滿足大量的工作需求，因此就需要發(fā)揮自動(dòng)割焊設(shè)備的作用，提升施工效益。

4.3 金屬家具

近年來(lái)家具市場(chǎng)發(fā)展速度快，大眾對(duì)居住環(huán)境的要求不斷提升，審美也越來(lái)越多元化，工業(yè)風(fēng)、哥特式建筑的發(fā)展使得金屬家具需求增加。割焊技術(shù)在金屬家具制作中發(fā)揮著重要作用，家具制作中對(duì)割焊技術(shù)的精密度以及靈巧度提出了更高的要求，而且還需要實(shí)現(xiàn)批量化、流水式生產(chǎn)，因此需要技術(shù)人員對(duì)自動(dòng)化焊接設(shè)備進(jìn)行深入探究，提升設(shè)備的精細(xì)化焊接能力。

4.4 建筑鋼結(jié)構(gòu)

城市化進(jìn)程加快，對(duì)建筑需求量增加，這為建筑行業(yè)的發(fā)展提供了更大的契機(jī)，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中發(fā)揮重要作用。我國(guó)關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)施工的研究以及應(yīng)用起步晚，發(fā)展歷程短，但是發(fā)展速度極快，而且今后對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的需求量還會(huì)進(jìn)一步提升，因此自動(dòng)化割焊設(shè)備必將在鋼結(jié)構(gòu)市場(chǎng)中承擔(dān)更重要的施工任務(wù)，因此需要加強(qiáng)該領(lǐng)域的自動(dòng)化割焊設(shè)備研究。

5 提升自動(dòng)化割焊裝備在壓力容器制造中的應(yīng)用水平的具體措施

5.1 提高技術(shù)人員專業(yè)素養(yǎng)

自動(dòng)化割焊裝備要隨著行業(yè)的需求持續(xù)進(jìn)行更新，因此需要相關(guān)的研究人員加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的研究，企業(yè)要注重行業(yè)人才的培養(yǎng)，技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)能力是確保自動(dòng)化焊接設(shè)備質(zhì)量提升的重要前提之一，技術(shù)人員要要積極學(xué)習(xí)先進(jìn)的設(shè)備研發(fā)以及操作理論，在工作中注重設(shè)備實(shí)踐水平的提升，推動(dòng)設(shè)備性能向更高的層次發(fā)展。

5.2 加強(qiáng)人工智能技術(shù)研發(fā)

當(dāng)前市場(chǎng)上手工割焊工藝還大量應(yīng)用，因?yàn)槭止げ僮鞑僮骶邆浜?jiǎn)單、用時(shí)短等優(yōu)勢(shì)，但是手工技術(shù)由人工操作，稍有不慎就會(huì)降低焊接質(zhì)量，甚至造成焊接材料的報(bào)廢，如果質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品得到應(yīng)用還會(huì)產(chǎn)生安全隱患等問(wèn)題。因此就需要制造商加強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，還需要加強(qiáng)人工智能技術(shù)的開(kāi)發(fā)，將其融入到割焊設(shè)備中，發(fā)揮人工智能強(qiáng)大的算法功能，完成更高質(zhì)量的割焊施工作業(yè)。

5.3 完善焊接技術(shù)操作規(guī)范

盡管割焊設(shè)備的自動(dòng)化技術(shù)提升，但是這并不意味著可以完全替代人工操作，自動(dòng)化設(shè)備在應(yīng)用的過(guò)程中還存在一定的缺陷，如果沒(méi)有人工控制將會(huì)大大降低工作質(zhì)量。人工輔助操作的過(guò)程如果保護(hù)不到位，還會(huì)對(duì)個(gè)人安全造成影響。因此需要技術(shù)人員在作業(yè)時(shí)要具備較高的職業(yè)素養(yǎng)，要保證操作合乎規(guī)范，高質(zhì)高效的工作。

6 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用大大提升了工業(yè)生產(chǎn)的速度以及精準(zhǔn)度，使得工業(yè)向更高的層次發(fā)展。壓力容器是工業(yè)中常用的設(shè)備，但是傳統(tǒng)生產(chǎn)中多是依靠人力，處于高消耗低產(chǎn)出的狀態(tài)，制作企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益并不高，將自動(dòng)化技術(shù)融入壓力容器制造中積極推動(dòng)制造改革，應(yīng)用智能自動(dòng)化工裝設(shè)備生產(chǎn)線提高壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量以及數(shù)量，為企業(yè)創(chuàng)造更大的效益。文章對(duì)自動(dòng)化割焊裝備在壓力容器制造中的應(yīng)用研究還存在很大的不足，日后還會(huì)繼續(xù)進(jìn)行研究、分析。