鍋爐中壓力容器焊接和自動化技術的應用探討

李洪新+王丹+田麗鳳

【摘要】鍋爐在我國工業生產和居民生活中的重要性是不言而喻的，在傳統的焊接技術中，加入自動化的理念，創造出高科技的焊接自動化技術，并能根據鍋爐中壓力和容器的不同，靈活采用先進的焊接自動化技術，提高鍋爐的性能，最大限度的滿足工業生產的各項要求。

【關鍵詞】壓力容器 焊接自動化 應用

鍋爐的產生和應用在我國已經有幾千年的歷史了，無論是居民的日常生活，還是工業生產都離不開鍋爐這一基本設備。隨著我國工業制造的發展，對鍋爐性能的要求也越來越高，由于不同鍋爐中的壓力和容器的指標不同，傳統的焊接技術便遇到了難題。因此，如何將現代高科技的自動化技術與焊接技術融合，將焊接自動化技術應用到鍋爐的壓力容器制造中，是本文探討的重點。

焊接自動化技術，“從概念上來講，主要指的是利用計算機，預先設定好各種焊接的參數，以此來實現焊接工序的自動化”。引入計算機技術后，我們便可以利用計算機使焊接的各項參數更加準確化，從而進一步提升焊接的精度和效果，使鍋爐的生產的各項性能更加優化。從另外一個方面來說，鍋爐壓力容器制造“主要指的是，鍋爐和壓力容器的全程，鍋爐主要是利用燃料或者是其他的能源，將水加熱，使其成為熱水或者是蒸汽的設備，倘若能夠承受一定的壓力，便稱之為壓力容器”。這兩種設備都具有一定的特殊性，在工業生產中的重要地位是不言而喻的。下文將重點介紹鍋爐壓力容器制造中焊接自動化技術應用中最重要的三種技術。

一、膜式壁焊機

膜式壁焊機，是焊接自動化技術的應用中最具有代表性的一種，也是膜式壁生產線中的核心設備。該設備主要有“氣體保護焊”和“埋弧焊”兩種技術，形成了以“哈爾濱鍋爐廠”、“東方鍋爐廠”為主導的氣體保護焊接技術，以及以“上海鍋爐廠”、“武漢鍋爐廠”為主導的埋弧焊接技術兩大系列模式，也有兩者兼有的，如“北京巴威公司”。

在此項技術應用的初始階段，由于我國技術上的不成熟，此項技術的應用主要依賴于進口。但隨著我國創新科技的進步，此次技術的應用已經取得巨大的突破。目前，據最新資料報道，“我國膜式壁氣體保護焊機的焊槍數多達20頭，膜式壁埋弧焊機的焊槍數為12頭，其技術包括管屏移動、焊槍不動的機床式焊機，焊槍移動、管屏不動的用于拼排的龍門式焊機，以及簡易的拼焊小車等多種形式”。

我國的膜式壁焊機能夠基本上滿足生產的需求，同時，我們也發現，此項技術仍然有很大的進步空間。氣體保護焊的穩定性和安全性較高，但應用的范圍有限，目前主要集中于北方地區。埋弧焊相對而言，自動化技術的含量更高，使用效率也更高，但目前在實踐的操作中還是依靠人力，勞動環境差，需要在自動化監控方面進一步改進技術，從而最大限度的解放人力，實現真正意義上的自動化。

二、直管接長焊機

隨著自動化技術的提升和應用范圍的逐漸擴大，不僅自動化技術本身帶上了時代的特征，自動化技術應用的領域也具有了時代特征。鍋爐壓力容器承受的壓力越來越大，之前的膜式壁焊機已經無法長久滿足要求了，因此，直管接長焊機便應運而生。該焊機的優勢是“擁有更高的自動化程度，能滿足日常焊接中更多餓工作，即便是應對一些技術性較強的焊接，也能夠成功應用，沒有出現較多的問題”。

直管接長焊機在我國中已經有很多成功應用的案例了，比如“武漢鍋爐廠”與美國阿爾斯通展開的合作，引進了“管子預處理線”，該線包括“管子定長切斷、管端數控倒角機、管端內外磨光機、管內清理機”等各種先進的裝置和設備，并采用“PLC自動化控制技術”，從而實現自動化生產。

在以上的設備中，管端數控倒角機是最重要、最關鍵的裝置，此項設備最大的價值在于“能夠在旋轉及軸向進刀的過程中，根據管子的規格及要求編制相應的切削程序，快速、標準、優質的切割出各種坡口”。若將此項技術與“手動、成形刀倒坡口”相比，帶來的突破不僅僅是其自動化程度高，而且，在坡口表面光潔度、尺寸的重復精度等方面都有重大的成就，對保證焊接質量起到了重要的作用，是管子端面倒角的理想設備。

三、馬鞍形焊機

以上兩種焊接自動化技術，都是根據已經提前設定好的鍋爐壓力容器參數的應用，可是在目前的實際生產中，我們需要根據生產的要求，靈活地設定鍋爐壓力容器的參數，僅憑上文中的兩項應用技術，還是無發滿足特定的要求。

更為重要的是，鍋爐生產的工作人員告訴我們，“新開發的鍋爐壓力容器產品中，出現一些偏交、斜交以及兩圓柱體直徑接近的相貫接頭，現有的機械式馬鞍形焊機無法實現這種空間曲線運動，也解決不了由于環縫上下坡度大，使得熔池不可控，導致焊縫成形差、質量差的問題”。

經過技術的創新，工作人員專門研制出一種能夠應對較多形狀特殊、功能特殊的馬鞍形自動化焊接技術。下面，就讓我們仔細看看馬鞍形焊機面對上述問題的創新點在哪里。第一點是，該焊接技術，利用數控技術建立了數學模型，根據輸入的參數，如“兩管直徑、偏交距、斜交角”，計算出物體運動的軌跡，使焊槍進行相應的空間曲線運動，從而來確保設備的形狀以及功能的精確度。

第二個創新點是，馬鞍形焊機并不是一種固定化了焊接技術，它可以根據不同焊接接頭的形狀和焊接的坡度，靈活的選用不同模式的數控技術。比如說“四軸數控馬鞍形焊機”，通過控制主管與焊槍同步運動，讓焊接的部位始終都處于同一水平位置，從而確保焊接質量。

馬鞍形焊機，不僅解決兩個直徑相接近的焊接質量問題，在自動化技術的應用上更是質的突破，數學模型的建立，以及不同模式的數控技術，為我國今后焊接技術自動化進一步深入和廣泛應用開辟了新的路徑。

參考文獻：

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