鍋爐壓力容器焊接自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

高瑞亮 范翠平

摘 ?要：鍋爐壓力容器焊接技術(shù)在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著十分重要的作用，隨著現(xiàn)代市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，企業(yè)對(duì)鍋爐的需求量也越來(lái)越大。隨著需求的日益增加，鍋爐壓力容器焊接自動(dòng)化技術(shù)也逐漸變得更加全面，所以要選擇科學(xué)的技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，還應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、安全性和穩(wěn)定性。鍋爐是一種比較特殊的設(shè)備，而現(xiàn)在的企業(yè)對(duì)鍋爐的容積和壓力等相關(guān)方面的技術(shù)要求也越來(lái)越高，結(jié)合現(xiàn)在市場(chǎng)的需求，就要求在鍋爐鑄造方面必須采用十分先進(jìn)的技術(shù)，特別是相應(yīng)的焊接技術(shù)。現(xiàn)在的廠(chǎng)家在生產(chǎn)的過(guò)程中大都運(yùn)用了自動(dòng)化焊接技術(shù)，并取得了非常不錯(cuò)的成果。

關(guān)鍵詞：壓力容器;焊接自動(dòng)化技術(shù);焊接機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TG409 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）18-0157-02

Abstract：Boiler pressure vessel welding technology plays a very important role in China’s industrial production. With the rapid development of modern market economy，the demand for boilers is increasing. With the increasing demand，the welding automation technology of boiler and pressure vessel is more comprehensive. Therefore，to choose scientific technology for application，we should also consider the economy，safety and stability. Nowadays，the volume and pressure of boilers are becoming more and more important in enterprises. As a special kind of equipment，combined with the current market demand，the boiler casting must adopt very advanced technology，especially the corresponding welding technology. In the process of production，most manufacturers now use automatic welding technology，and have achieved very good results.

Keywords：pressure vessel;welding automation technology;welding machine

0 ?引 ?言

從現(xiàn)階段我國(guó)的鍋爐制造業(yè)的發(fā)展水平來(lái)看，一些以鍋爐制造為主的企業(yè)，相應(yīng)的制造水平已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。而根據(jù)現(xiàn)實(shí)的研究來(lái)看，企業(yè)想要在實(shí)力方面取得進(jìn)步，就需要對(duì)技術(shù)進(jìn)行改革創(chuàng)新。科學(xué)技術(shù)作為發(fā)展的第一生產(chǎn)力，在鍋爐壓力焊接自動(dòng)化技術(shù)方面的突破將是現(xiàn)階段企業(yè)所要研究的第一要素。

1 ?鍋爐壓力容器焊接自動(dòng)化技術(shù)概述

焊接自動(dòng)化主要是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)通過(guò)預(yù)先設(shè)定的一些相應(yīng)的焊接參數(shù)，對(duì)焊接的工作進(jìn)行自動(dòng)化具體應(yīng)用。自動(dòng)化的最大目的不僅在于保證焊接的質(zhì)量，使勞動(dòng)的強(qiáng)度有所減輕，還在于能有效地改善勞動(dòng)條件。現(xiàn)階段在焊接自動(dòng)化領(lǐng)域運(yùn)用最多的就是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，主要就是運(yùn)用多種自動(dòng)焊接機(jī)的方法進(jìn)行焊接。但是現(xiàn)在一些比較先進(jìn)和復(fù)雜的焊接技術(shù)系統(tǒng)采用的都是閉環(huán)控制，閉環(huán)控制系統(tǒng)主要是借助一些相應(yīng)的自動(dòng)化裝置、產(chǎn)線(xiàn)和與焊接機(jī)相互配套的前后工序[1]。譬如零件的成型和坡口的制造、零件的相關(guān)裝配、對(duì)定位裝配的零件進(jìn)一步的水平精密定位、對(duì)焊接后的焊口進(jìn)行清理、對(duì)完成裝配零件的搬運(yùn)工作的機(jī)械自動(dòng)化處理，為的就是讓這些工序能夠自動(dòng)進(jìn)行。現(xiàn)在生產(chǎn)商最常用的焊接自動(dòng)化系統(tǒng)大都是氬弧焊自動(dòng)化系統(tǒng)、電弧焊自動(dòng)化系統(tǒng)和電阻點(diǎn)焊自動(dòng)化系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)控制焊接系統(tǒng)和比較先進(jìn)的機(jī)器人焊接，其中氬弧焊和電弧焊這兩種自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)用得比較多，微型計(jì)算機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器人的焊接由于造價(jià)比較高，在造價(jià)資金方面一些廠(chǎng)家難以接受，所以在推廣的過(guò)程中就受到了很大的限制。

鍋爐壓力容器不僅包含鍋爐，也包含了壓力容器。這兩種設(shè)備都是比較特殊的設(shè)備，所以在工業(yè)的生產(chǎn)中占據(jù)的地位比較高。鍋爐，顧名思義，就是通過(guò)相關(guān)燃料的燃燒或者其他能源的轉(zhuǎn)換，使其產(chǎn)生熱能使水加熱成為熱水或者成為水蒸汽的機(jī)械設(shè)備。壓力容器是在工藝生產(chǎn)的過(guò)程中能夠承受一定氣壓壓力的機(jī)械設(shè)備。這兩種設(shè)備對(duì)焊接過(guò)程中相應(yīng)的工藝都有比較高的要求，例如焊接過(guò)程中對(duì)焊接緊密性的要求以及對(duì)焊接的牢固性的要求等。除此之外，焊接工藝的好壞會(huì)直接影響鍋爐的安全使用，因?yàn)橹挥懈哔|(zhì)量的焊接工藝才能為鍋爐壓力容器做好安全保障。

2 ?鍋爐壓力容器焊接自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 ?窄間隙埋弧焊機(jī)的應(yīng)用

窄間隙埋弧焊接機(jī)是在運(yùn)用在厚板焊接領(lǐng)域的一項(xiàng)重要的技術(shù)。相比于普通的埋弧焊，窄間隙焊接具有很高的優(yōu)越性。比如，焊接的坡口相對(duì)較窄，焊接過(guò)程中的填充量比較少，這樣不僅可以節(jié)約大量的焊接材料，還能節(jié)省焊接時(shí)間。另外，在運(yùn)用窄間隙焊接技術(shù)時(shí)，由于輸入的熱量比較低，可以使焊縫金屬和熱影響區(qū)域的組織化更加明顯細(xì)致，從而提高了金屬的力學(xué)性能，尤其是韌性和可塑性方面。但是要深入材料的母體進(jìn)行無(wú)缺陷的焊接，其強(qiáng)度和難度是非常巨大的。這樣精密的焊接要有精確的制備工件的坡口，還要有相對(duì)穩(wěn)定成熟的焊接方法、對(duì)所要焊接的焊縫跟蹤，還要有復(fù)雜的焊接工藝等。這些都是比較苛刻的焊接條件。但是通過(guò)焊接領(lǐng)域的多年努力，現(xiàn)在的窄間隙焊接已經(jīng)發(fā)展成為運(yùn)用多種氣體進(jìn)行保護(hù)的焊接方法和埋弧方法，并在很多方面都得到了具體的應(yīng)用。運(yùn)用窄間隙氣體保護(hù)焊接不僅能使焊接縫隙變窄，還能提高焊接的效率[2]。但是在電弧的穩(wěn)定性和電弧對(duì)磁場(chǎng)的敏感程度等方面一旦出現(xiàn)問(wèn)題，加上焊接縫隙比較窄，在返修的過(guò)程中就會(huì)十分困難。

2.2 ?自動(dòng)封底的應(yīng)用

在企業(yè)中自動(dòng)封底的應(yīng)用主要就是通過(guò)一些自動(dòng)化的機(jī)械對(duì)產(chǎn)品經(jīng)進(jìn)行自動(dòng)包裝處理，這樣不僅能夠減輕工作的強(qiáng)度，而且還能有效地提高經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)在很多的企業(yè)在產(chǎn)品包裝上面都采用了這種比較先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備。

2.3 ?馬鞍形焊機(jī)的應(yīng)用

馬鞍型焊機(jī)在鍋爐壓力容器自動(dòng)化的發(fā)展中也起著很大的作用。從具體應(yīng)用的效果來(lái)看，這種焊接技術(shù)存在著一定的缺陷，比如在熔池方面出現(xiàn)一些的不可控制現(xiàn)象、焊接過(guò)程中焊縫的成型不好以及焊接質(zhì)量差等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，首先要建立完整的數(shù)字模型，隨后根據(jù)模型輸入相應(yīng)的規(guī)格參數(shù)，通過(guò)對(duì)焊接過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的軌跡進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督把控，這樣就能在一定程度上改善在焊接過(guò)程中焊接軌跡偏離的問(wèn)題。其次，就是在焊槍和控制系統(tǒng)同步進(jìn)行的同時(shí)，要保證焊接部位的相對(duì)水平，這樣可以提高焊接的質(zhì)量。現(xiàn)在的馬鞍型焊機(jī)焊接效果最好的就是四軸數(shù)控的馬鞍型焊機(jī)。

2.4 ?直型管接長(zhǎng)焊機(jī)的應(yīng)用

隨著自動(dòng)化水平的不斷提高，對(duì)鍋爐壓力容器焊接的質(zhì)量保障也被重視了起來(lái)。現(xiàn)階段，對(duì)管子的預(yù)處理方式也有了新的標(biāo)準(zhǔn)。就現(xiàn)在的形式來(lái)看。需要運(yùn)用PLC對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)進(jìn)行合理的控制[3]。在整個(gè)控制的過(guò)程中，占據(jù)重要位置的設(shè)備就是管端數(shù)據(jù)倒角機(jī)，最大的優(yōu)勢(shì)就是在于管端數(shù)據(jù)倒角機(jī)在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和軸向走刀的過(guò)程中，徑向自動(dòng)進(jìn)刀也可以完成。而且在焊接的過(guò)程中，根據(jù)要求可以對(duì)切削的程序速度以及優(yōu)質(zhì)性進(jìn)行再編制。由于編制的加強(qiáng)，整個(gè)焊接的過(guò)程中自動(dòng)化的程度就得到了明顯提高。根據(jù)最終焊接的實(shí)際效果來(lái)看，通過(guò)利用直型管接長(zhǎng)焊線(xiàn)機(jī)不僅能夠使焊接的坡口平滑度得到提高，焊接的尺寸精密度也很出色。由此看來(lái)運(yùn)用直型管接長(zhǎng)焊機(jī)可以有效地完成自動(dòng)化焊接，而且焊接的質(zhì)量和效果都比較好。

2.5 ?膜式壁焊機(jī)的應(yīng)用

在鍋爐壓力容器的自動(dòng)化焊接相關(guān)的技術(shù)中，膜式壁焊機(jī)得到了大范圍的應(yīng)用。膜式壁焊機(jī)是膜式壁過(guò)程中最重要的設(shè)備，隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)人員的不斷努力，現(xiàn)在的膜式壁焊機(jī)焊接技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得十分成熟。根據(jù)目前的焊接領(lǐng)域相關(guān)的分析來(lái)看，膜式壁焊機(jī)已經(jīng)形成了氣體保護(hù)焊接和埋弧焊接這兩種比較重要的壁焊機(jī)焊接模式，在這兩種新型的焊接模式的應(yīng)用中還形成了不同的操控模式。膜式壁焊機(jī)考慮到設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中需求的提高，目前的膜式壁氣體保護(hù)焊機(jī)的焊槍多達(dá)30多個(gè)，而且，膜式壁埋弧焊的焊槍數(shù)量也有十多個(gè)。焊槍在實(shí)際的應(yīng)用中具有較強(qiáng)的靈活性，所以相比于固定的機(jī)床式焊槍?zhuān)な奖诤笜尵陀辛撕苊黠@的優(yōu)勢(shì)，主要的優(yōu)勢(shì)就是在鍋爐焊接的過(guò)程中，能快速有效地工作。而且還節(jié)約了大量的焊接材料，節(jié)省了焊接的時(shí)間。再結(jié)合膜式壁焊機(jī)的靈活多變性，不僅在焊接的質(zhì)量上有所保障，而且焊接的坡口表面還比較光滑，不僅可以讓焊接處比較美觀，而且還有很高的焊接強(qiáng)度[4]。但是現(xiàn)在的膜式壁焊機(jī)和國(guó)外的技術(shù)相比，還有很大的提升空間，現(xiàn)在很多的操作都是借助人工才能完成的，在自動(dòng)化上面的水平還不是很高。考慮到現(xiàn)在的發(fā)展需求，結(jié)合著科技的不斷創(chuàng)新和時(shí)代的不斷發(fā)展，如果想要加強(qiáng)膜式壁焊機(jī)在更多領(lǐng)域之中的應(yīng)用，就需要相關(guān)的技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行更深刻的研究和技術(shù)的改革創(chuàng)新。

3 ?結(jié) ?論

鍋爐壓力容器在目前的工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著很重要的作用。所以在相關(guān)技術(shù)方面進(jìn)行深入的研究和持續(xù)的創(chuàng)新，不僅可以對(duì)工業(yè)作出突出的貢獻(xiàn)。還能促進(jìn)科學(xué)的進(jìn)步和時(shí)代的發(fā)展。隨著鍋爐壓力容器的市場(chǎng)要求的不斷提高，焊接自動(dòng)化技術(shù)的改革創(chuàng)新，是現(xiàn)在相關(guān)企業(yè)目前的最重要的發(fā)展策略。這也就要求企業(yè)進(jìn)行對(duì)相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)和引用。加大創(chuàng)新的力度，對(duì)自動(dòng)化焊接機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)和改造，在提高自動(dòng)化焊線(xiàn)機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性的前提下，提高鍋爐壓力容器生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

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作者簡(jiǎn)介：高瑞亮（1987.03-），男，漢族，河北石家莊人，車(chē)間主任，助理工程師，研究方向：機(jī)械制造與自動(dòng)化。