雙帶極堆焊系統(tǒng)在加氫反應(yīng)器制造中的改進(jìn)和應(yīng)用

摘 要：加氫反應(yīng)器作為石化行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，反應(yīng)器的工作介質(zhì)具有嚴(yán)重的腐蝕性，所以內(nèi)壁均需要大面積堆焊不銹鋼層，從而實(shí)現(xiàn)容器的耐腐蝕性能。而且國(guó)內(nèi)基本上采用雙層堆焊來(lái)保證反應(yīng)器的耐腐蝕性能，雖然通過開發(fā)新型的堆焊材料和堆焊工藝，單層堆焊技術(shù)逐漸在加氫反應(yīng)器堆焊中得以應(yīng)用，但是由于加氫反應(yīng)器噸位大，內(nèi)壁整體均需要堆焊，仍然需要大量時(shí)間在堆焊上。針對(duì)此種情況，為了加快技術(shù)進(jìn)步，提高生產(chǎn)效率，通過對(duì)原有單帶極操作系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)雙帶極埋弧焊。

關(guān)鍵詞：加氫反應(yīng)器；雙層堆焊；石化行業(yè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.028

1 產(chǎn)品基本概況

產(chǎn)品筒節(jié)的基材為12Cr2Mo1R，厚度δ=70mm，內(nèi)徑Φ=2000mm ，筒節(jié)長(zhǎng)度3500mm。

2 焊接材料及參數(shù)

在保證耐腐蝕層的化學(xué)成分和耐腐蝕性等性能要求及滿足焊接工藝評(píng)定結(jié)果的前提下，為了更快的提高生產(chǎn)效率，堆焊層采用單層堆焊，堆焊層厚度4.5mm。焊材采用日本W(wǎng)EL不銹鋼焊材，焊帶牌號(hào)WELESS309NBL，焊帶尺寸75×0.4mm，焊劑牌號(hào)WELESBF-1S。

焊接參數(shù)見表1。

3 原帶極堆焊系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)概況

整套帶極堆焊系統(tǒng)由焊接操作機(jī)，帶極堆焊機(jī)頭，電氣控制系統(tǒng)等幾部分組成，其中焊接操作機(jī)由立柱（包括提升機(jī)構(gòu)、滑座部件、立柱回轉(zhuǎn)、防墜落保險(xiǎn)裝置及配重部件）、橫梁、氣動(dòng)/手動(dòng)鎖緊裝置、行走臺(tái)車等部件組成。

橫梁安裝在滑板上，可沿滑板伸縮，速度無(wú)級(jí)可調(diào)，橫臂伸縮采用齒輪齒條傳動(dòng)，低速扭矩大，滑板安裝在立柱上，可沿立柱升降，速度無(wú)級(jí)可調(diào)，并設(shè)有防墜落保險(xiǎn)裝置，發(fā)生故障時(shí)，可防止橫梁下墜。立柱安裝在底座的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，可在底座上回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)角度為±180，回轉(zhuǎn)裝置具有超范圍機(jī)械擋塊和氣動(dòng)/手動(dòng)鎖緊裝置。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用回轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，防傾覆能力強(qiáng)，確保了立柱的穩(wěn)定性。

立柱導(dǎo)軌為整臺(tái)設(shè)備的安裝基礎(chǔ)，具有很好的剛性，配重在其內(nèi)部升降，結(jié)構(gòu)緊湊美觀。立柱回轉(zhuǎn)裝置的減速箱及傳動(dòng)齒輪、電機(jī)、氣動(dòng)夾緊裝置及設(shè)備電纜等方便維護(hù)、有合理的檢修維修空間。立柱、橫梁導(dǎo)軌采用方形導(dǎo)軌，保證了橫梁在伸縮和升降過程運(yùn)行平穩(wěn)橫臂是焊接機(jī)頭的載體，采用優(yōu)質(zhì)鋼材焊接而成，具有良好的剛性，所有導(dǎo)軌精加工而成，導(dǎo)軌采用方形導(dǎo)軌，保證了導(dǎo)軌的高精度及耐磨性，運(yùn)行平穩(wěn)。滑板通過四個(gè)定位導(dǎo)向輪在立柱上移動(dòng)；其余四個(gè)導(dǎo)向輪用于固定橫臂，可使其水平移動(dòng)。其中兩個(gè)導(dǎo)向輪采用偏心輪固定，可用來(lái)調(diào)節(jié)移動(dòng)間隙。

操作機(jī)的臺(tái)車內(nèi)軌距為2500mm，雙驅(qū)動(dòng)兩軸行走。采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，操作機(jī)臺(tái)車的移動(dòng)速度無(wú)級(jí)可調(diào)，行走勻速穩(wěn)定，無(wú)打滑、沖擊、抖動(dòng)現(xiàn)象。

4 原堆焊系統(tǒng)改進(jìn)方案

為了提高筒身堆焊不銹鋼的效率，經(jīng)過深入系統(tǒng)的探討研究，發(fā)現(xiàn)可以通過對(duì)單帶極操作系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)，設(shè)計(jì)橫梁小車裝置，此外還需要：蘇多凱公司125-ES1-300型帶極堆焊機(jī)頭兩套，A6控制盒兩個(gè)和ESAB 1600A電源兩臺(tái)。從而實(shí)現(xiàn)一臺(tái)操作機(jī)上懸掛兩套堆焊裝置，從而實(shí)現(xiàn)雙帶極埋弧堆焊。效率可提高一倍。見示意圖1。

首先設(shè)計(jì)橫梁小車，將小車安裝在操作機(jī)橫臂的導(dǎo)軌上，驅(qū)動(dòng)方式為齒輪、齒條，齒條與操作機(jī)橫臂齒條共用。兩小車可分別控制，也可聯(lián)動(dòng)控制，小車行走速度1-1000mm/min。小車安裝有雙向電氣限位，保證小車之間，小車與橫梁拖板之間不發(fā)生碰撞。

帶極堆焊小車采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)精確移距功能。在PLC集中控制系統(tǒng)的控制下，可實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)小車同步移動(dòng)，也可單獨(dú)移動(dòng)。控制系統(tǒng)可與滾輪架上的編碼器通訊，實(shí)現(xiàn)設(shè)定周長(zhǎng)自動(dòng)移位功能。

此次改進(jìn)采用的是一個(gè)操作機(jī)上懸掛兩個(gè)堆焊機(jī)頭，兩個(gè)機(jī)頭為單獨(dú)的控制系統(tǒng)，分別配備了電源，控制盒及相應(yīng)的一次線和二次線。焊接過程中，雙帶極堆焊機(jī)頭同時(shí)起弧焊接，可以采用操作機(jī)橫梁的橫向移動(dòng)，帶動(dòng)兩個(gè)帶極機(jī)頭同時(shí)移動(dòng)。由可以兩個(gè)小車同步移動(dòng)及單獨(dú)移動(dòng)。

5 改進(jìn)結(jié)果

通過本次改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了雙帶極同時(shí)堆焊，焊接過程穩(wěn)定，焊縫高度符合要求，焊縫無(wú)咬邊，壓倒均勻，成型美觀，達(dá)到了堆焊的要求，而且效率大大提高，周期縮短一半，極大的解決了生產(chǎn)制造周期緊張的難點(diǎn)，焊接質(zhì)量也得到很好的保證。充分發(fā)揮了提升效率的優(yōu)勢(shì)，起到了很好的改進(jìn)效果。

作者簡(jiǎn)介：李洪巖（1985-），男，遼寧綏中人，本科，工程師，機(jī)械員，主要從事設(shè)備技術(shù)維修工作。