壓力容器焊接自動化技術的現狀與發展

馬林梅 李峰 方志堅 李永利

中核工程咨詢有限公司 北京 10007 1

壓力容器在工業生產中的應用表現出了較高的質量和安全性能要求，如果其質量得不到有效保障，必然會導致壓力容器的應用可靠性降低，容易出現安全隱患。基于此，在壓力容器制造的焊接過程中，同樣也需要嚴格把關，力求選擇更為適用的焊接工藝、焊接方法和焊接手段，保證和提高焊接質量，從而降低或避免壓力容器在焊接區域安全隱患的存在。

1 鍋爐壓力容器焊接自動化技術概述

焊接自動化主要是運用計算機技術通過預先設定的一些相應的焊接參數，對焊接的工作進行自動化具體應用。自動化的最大目的不僅在于保證焊接的質量，使勞動的強度有所減輕，還在于能有效地改善勞動條件。現階段在焊接自動化領域運用最多的就是開環控制系統，主要就是運用多種自動焊接機的方法進行焊接。但是現在一些比較先進和復雜的焊接技術系統采用的都是閉環控制，閉環控制系統主要是借助一些相應的自動化裝置、產線和與焊接機相互配套的前后工序。譬如零件的成型和坡口的制造、零件的相關裝配、對定位裝配的零件進一步的水平精密定位、對焊接后的焊口進行清理、對完成裝配零件的搬運工作的機械自動化處理，為的就是讓這些工序能夠自動進行。現在生產商最常用的焊接自動化系統大都是氬弧焊自動化系統、電弧焊自動化系統和電阻點焊自動化系統、微型計算機控制焊接系統和比較先進的機器人焊接，其中氬弧焊和電弧焊這兩種自動化系統運用得比較多，微型計算機自動化系統和機器人的焊接由于造價比較高，在造價資金方面一些廠家難以接受，所以在推廣的過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。這兩種設備都是比較特殊的設備，所以在工業的生產中占據的地位比較高。鍋爐，顧名思義，就是通過相關燃料的燃燒或者其他能源的轉換，使其產生熱能使水加熱成為熱水或者成為水蒸汽的機械設備。壓力容器是在工藝生產的過程中能夠承受一定氣壓壓力的機械設備。這兩種設備對焊接過程中相應的工藝都有比較高的要求，例如焊接過程中對焊接緊密性的要求以及對焊接的牢固性的要求等。除此之外，焊接工藝的好壞會直接影響鍋爐的安全使用，因為只有高質量的焊接工藝才能為鍋爐壓力容器做好安全保障[1]。

2 壓力容器焊接自動化技術的現狀

2.1 自動焊接設備

制作壓力容器時，由于過程比較復雜，因此，需要仔細選擇自動焊接設備。自動焊接設備是否得到成功選擇，將直接關系到技術能否順利應用，還可以有效提高壓力容器的質量，解決制作過程中存在的問題，保證壓力容器安全。常用的設備是埋弧焊機與氣體保護焊機，這兩種設備可以從事比較精細的工作，提高焊接質量。容器經過焊接后，其表面依然美觀大方，且安全性更有保障。選擇焊機時，需根據其不同的功能和部位進行選擇，這樣可以方便技術人員對設備進行調控。自動化控制電機設備的選擇將直接關系到功能是否可以正常發揮作用，因此，在設備中通常會利用先進的微型計算機，提高控制水平，還可以實現遠程控制，保證操作人員的人身安全[2]。

2.2 窄間隙埋弧焊接技術

在壓力容器的制造中，為了更好地提升其壓力承受能力，往往需要設計較厚的筒體壁，而當壁厚度達到了100mm以上時，如果焊接操作依然采取傳統的焊接模式，焊接工作量大，還容易產生未焊透、夾渣、氣孔等焊接缺陷問題，且返修處理工作難度大，在后續長期應用中伴隨著較高的安全風險。基于此，窄間隙埋弧焊接技術的應用可以較好作用于該類壓力容器的焊接，應用優勢較為明顯。窄間隙埋弧焊接技術的適用于壁厚度較大的壓力容器，在焊接過程中表現出了較高的熔敷效率，進而也就能夠有效保障壓力容器焊接后的質量性能，避免出現焊接缺陷；另外，在窄間隙埋弧焊接技術的應用中還可以針對熱粗晶區進行改善，促使其性能更為優越，在焊接過程中形成更為理想的焊縫，相鄰焊道的處理能夠形成有序過度，預熱作用更為突出；隨著當前自動化技術的不斷推廣，這種窄間隙埋弧焊接技術的應用同樣也可以較好形成自動化處理效果，借助更新技術手段提升焊接效率。當然，在窄間隙埋弧焊接技術的應用中同樣也存在著一些缺陷和不足，比如，該技術焊接后的壓力容器一旦在后續長期運行中出現了故障問題，很難進行有效修補，具體技術操作中對于技術人員也提出了高要求，任何細微偏差都可能影響焊接質量。基于此，在未來壓力容器焊接中，應用窄間隙埋弧焊接技術需要重點把握好各個技術操作要點，提升技術人員的施工能力，最終確保壓力容器的焊接更為可靠適宜。比如，對于焊接中的自動跟蹤功能需要加大關注度，確保其可以針對焊接過程形成有效監控和優化[3]。

2.3 膜式壁焊機的應用

在鍋爐壓力容器的自動化焊接相關的技術中，膜式壁焊機得到了大范圍的應用。膜式壁焊機是膜式壁過程中最重要的設備，隨著時代的發展和技術人員的不斷努力，現在的膜式壁焊機焊接技術已經發展得十分成熟。根據目前的焊接領域相關的分析來看，膜式壁焊機已經形成了氣體保護焊接和埋弧焊接這兩種比較重要的壁焊機焊接模式，在這兩種新型的焊接模式的應用中還形成了不同的操控模式[4]。

3 結語

綜上所述，為了有效提高壓力容器的質量與功能，就要積極開發和創新焊接技術，保證焊接設備符合要求，進一步創新焊接工藝，將焊接技術與計算機技術、電子信息技術有機結合，從而不斷提高自動焊接技術水平。