典型焊接技術在承壓類特種設備制造中的應用分析

張占奎 張 牧

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

一、鍋爐與壓力容器的制造

承壓類特種設備包括鍋爐、壓力容器和壓力管道。其中鍋爐和壓力容器是在制造廠內進行生產制造，而壓力管道是在安裝現場把壓力管道元件進行現場組對安裝。鍋爐，是指利用各種燃料、電或者其他能源，將所盛裝的液體加熱到一定的參數，并對外輸出熱能的設備，其范 圍規定為容積大于或者等于30L的承壓蒸汽鍋爐；出口水壓大于或者等于0.1MPa（表壓），且額定功率大于或者等于0.1MW的承壓熱水鍋爐；有機熱載體鍋爐。鍋爐通過能源的燃燒產生的熱水和蒸汽可直接為工業的生產和人民生活提供所需要的熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉換為機械能，其工業應用非常廣泛；還可轉化成電能，它是在石油化學工業、能源工業、科研和軍工等國民經濟的各個部門都起著重要作用的基礎性設備。同時鍋爐壓力容器存在著巨大的隱患，在使用中易損壞且破裂，嚴重的情況還會造成人員燙傷、中毒、現場燃燒及產生二次爆炸的嚴重事故。因而對鍋爐壓力容器安全和牢固性的方面存在著極為嚴格的要求。在這兩種設備的完美結合中，焊接自動化工藝技術的要求就顯得極為重要，高質量的焊接技術能夠提高鍋爐容器的安全性和密封性。同時也保障了施工人員的人身安全問題。

二、焊接自動化技術

焊接自動化即是在控制焊接過程中的各種參數，實現焊接工序自動化，對減輕勞動強度、改善勞動條件具有非常重要的現實意義。通過對金屬和非金屬的加熱、加壓改造鍛焊的過程可以稱為焊接。焊接自動化主要是借用一部分自動化裝置和自動焊接機配套相應的焊接工序使整個焊接過程部分或者全部自動進行操作。生產中微型計算機控制的焊接自動化系統、焊接機器人等都是較為普遍和常見的焊接自動化系統。

三、焊接自動化技術在鍋爐壓力容器中較典型的應用

上述文中已提到焊接自動化技術對鍋爐壓力容器生產中的安全性和牢固程度有極為重要的意義，而鍋爐壓力容器的更新換代直接推動了我國工業的飛速前進。下面著重介紹幾種在鍋爐壓力容器中焊接自動化技術存在較為典型的幾種應用裝備。

1 膜式壁焊機。膜式壁焊機是機械工業制造膜式水冷壁部件的核心重要設備之一，大容量高參數的電站鍋爐及環保型循環流化床鍋爐都廣泛地采用了膜式水冷壁結構的部件，在這之前的很長一段發展時間，我國大部分此類型的核心設備都是必須支付大量的購買金錢和昂貴的關稅從國外引進和進口的，隨著我國把焊接自動化技術應用到鍋爐壓力容器的制造中，同類型但是技術和工藝更先進的設備不僅解決了我們自身應用的問題，同時也使其走向了國際化，在國際上也占領了一席之地。就目前而言，膜式壁焊機主要有兩類，一類是氣體保護焊，一類是埋弧焊接。我國的鍋爐制造廠中，哈爾濱和東方鍋爐制造廠對于氣體保護焊的應用極有代表性；后者埋弧焊接則是武漢和上海鍋爐廠應用較為廣泛。能兩大模式兼具莫過于位于首都北京的巴威鍋爐制造廠以及國外的膜式壁焊機，唯一遺憾的是他們的這項技術要優于我國，據統計數據顯示國外的膜式壁焊槍數目多達50頭之多，遠超我國近20頭焊槍數目之多。上述內容自此可以看出對比國外，我國在焊接自動化技術應用的某一些方面還是不夠完善和全面，我們應該從焊接速度、焊接電流、焊接電壓這些并稱為焊接參數三要素的基礎抓起，做多方面改良和研究，提高了工作效率的同時加快提升了膜式壁焊機的自動化產出數量。

2 馬鞍型焊機。馬鞍型焊機顧名思義就是馬鞍形狀的焊機，鍋爐壓力容器在制造的過程中，會有大量的圓筒形狀的焊接頭，比如設備中的下降管和接管等等，由于馬鞍型焊機的所有焊接接頭在規格參數上完全不相同，在連接方式上和傳統的連接方式有著很大的差異性，從這兩點可以看出焊機對靈活性的要求非常高的。為了研究上述的一系列疑難問題，我國一部分的生產企業都逐漸開始自己使用這種馬鞍型焊機，在親身使用和多方研究摸索后，都解決了圓筒體焊接頭焊接困難的問題。這一問題的解決使得馬鞍型焊機在企業的應用范圍不斷擴大，在國內生產企業中得到了普遍的應用，一方面在一定的程度上推廣了馬鞍型焊機，提高了焊接技術的質量和效率，另一方面也提高了企業的的綜合經濟效益。

3 集箱短管接頭自動埋弧焊機。用短管接頭和內孔TIC封底的自動埋弧焊機組合成了現在使用中的集箱短管接頭自動埋弧焊機。該設備是由埋弧焊機、氣動式平衡吊、還有可移動小車所組成，該焊機方式的推出節約了生產時間和節約了使用成本。同時也縮短了焊接的周期。

4 直型管的接長焊機。在鍋爐壓力容器系列中，一些大型的鍋爐壓力容器為了使熱量得到有效的輸出，通常會應用相應的管道作為輸出通道，在壓力容器的設計里也有類似的全新設計理念，上文已提到焊接技術的好壞會直接影響到焊接質量的高低問題，為了更好的把焊接自動化技術應用到鍋爐壓力容器制造過程中，更好的提升焊接產品的最終質量，這就使得對管的預處理問題有了更高的要求，為此很多企業開始采用先進的焊接技術，進而使直管接長焊機就成了很多企業和廠家的不二選擇方案。

結論

隨著近幾年通過不斷引進焊接自動化的新技術并且自主研發不斷加強，我國的焊接自動化技術在鍋爐和壓力容器中實現了質的飛躍，但是和國際先進水平相比，我們的焊接自動化水平和具體的實際操作應用等方面還是有很多的不足和缺陷，這要求必須對現有的設備進行全面的升級和改造，提高系統的穩定性和生產效率，確保產品的質量。

[1]黃清榮.磁記憶檢測技術在鍋爐壓力容器焊接殘余應力測量中的應用分析[J].無損探傷，2003，27（02）.