壓力容器焊接工藝信息系統構建與應用

黃剛 羅永飛

東方電氣東方鍋爐股份有限公司 四川 自貢 643001

引言

焊接工藝是壓力容器制造工藝中重要的組成部分之一，隨著壓力容器技術的發展，新材料，新規格的原材料引入，壓力容器焊接工藝文件要符合相應壓力容器法規要求，所有受壓件焊接位置都需要有對應焊接支撐文件即焊接工藝評定（PQR），焊接工藝主要圍繞焊材消化定額，焊接工藝說明書（WI），產品焊縫識別卡（JIC），焊接工藝規程（WPS）和焊接工藝評定（PQR），熱處理工藝說明書等開展相應業務。產品中每個受壓件需要編制相應的焊接工藝說明書（WI）和產品焊縫識別卡（JIC）；而編制這些文件時必須得到焊接工藝規程（WPS）和焊接工藝評定（PQR）的支撐、并引用和參考一系列焊接工藝知識。焊接工藝規程和焊接工藝評定之間因焊接方法的不同存在非常復雜的關聯關系。焊接工藝規程和焊接工藝評定以及焊接工藝基礎知識是編制產品焊接工藝的基礎。焊接業務流程（見圖1）。

圖1 焊接工藝業務流程

焊接工藝規程（WPS）以焊接工藝評定為編制依據，是指導焊接生產最基本的工藝文件。一個焊接工藝規程可由一個或多個焊接工藝評定支持，同時一個焊接工藝評定也可支持多個焊接工藝規程。每次編制焊接工藝時，工藝人員都將從上千份焊接工藝規程中查找適用的規程。查找和搜尋工作相當煩瑣，要求工藝人員既要具有豐富的經驗，又要有敏銳的分析判斷能力。焊接工藝規程一旦選用錯誤，將可能導致重大的質量事故，給企業造成巨大的經濟損失。為了提高焊接文件質量及效率，因此我們開發了焊接工藝信息系統。

1 系統的功能設計

編制、校對和審核焊接、熱處理工藝時能夠充分利用綜合工藝的數據信息，如綜合工藝流轉卡、管子工藝附表等數據。焊接工藝人員只能填寫指定的區域的內容，不能修改原綜合工藝數據。焊接編制人員在輸入材料名稱、材料牌號、材料規格、坡口標準以及焊縫信息等參數后，能夠從有幾百條數據的焊接工藝規程數據表中查找出一條或幾條焊接工藝規程，便于焊接工藝人員選用，并且能夠立即計算出焊接材料消耗定額和保存所有相關數據。同時，如果不能夠查找到合適的焊接工藝規程，還可以立即查找焊接工藝評定，實現了能夠從具有上千條的焊接工藝評定中找出極少的、合適的焊接工藝評定。如果沒有焊接工藝規程，也可以編制焊接工藝評定任務書[1]。

焊接工藝評定、焊接工藝規程，根據其編號原則自動編號，避免了人工編號產生重號等錯誤，加強了對焊接工藝規程和焊接工藝評定報告的管理。

以前面輸入的材料名稱、材料牌號、材料規格等參數，查詢出焊接工藝說明書的其他相關內容，工藝人員可以在上面任意修改數據，并且編制焊接工藝說明書的編號。

編制熱處理工藝時，只需以從綜合工藝獲得的熱處理信息，添加相關數據，即可查找出典型熱處理編號，還可以瀏覽典型熱處理工藝的內容。

實現校對人員可以修改編制人員的數據，并把校對人員的意見返回編制人員，編制人員可以接受，也可以不接受。所有的數據均存入數據庫，便于以后工藝文件錯誤時，作為分清責任的依據之一。

在工程項目準備期間，可以進行焊接工藝評定、焊接工藝規程等工藝文件前期的技術準備工作。

（1）接收由綜合工藝過來的任務。

（2）能按照事先制定的編、校、審流程進行任務流轉。

（3）能根據材料特型條件匹配出對應的WPS文件。

（4）焊接材料用量的計算。

2 系統開發

整個焊接工藝系統作為T5CAPP子模塊，通過商品軟件接口實現數據交互，這樣做實現了工藝數據共享，同時實現了焊接數據生命周期管理[2]。

2.1 關鍵結構化數據建立

（1）建立焊接資源管理視圖，視圖中相關的對象有：

對象類型 外部名稱 內部名稱 外部唯一標識 備注普通記錄型對象 焊接規程 ELE_HJGC CODE焊接評定 ELE_HJPD CODE生命周期型對象 PQR ELE_PQR PQRBH WPS ELE_WPS WPSBH離線文檔 焊接規程文檔 ELE_WPSWD CODE焊接評定文檔 ELE_PQRWD CODE

（2）各個對象屬性列表

1）焊接規程(ELE_HJGC)對象，對象的屬性信息如下所示：

屬性名稱 屬性顯示名稱 字段類型 字段大小 能否為空 默認值 是否默認顯示 是否只讀CODE 代號(唯一標識) 字符型 50 允許 是 否NAME 焊接規程 字符型 50 不允許 焊接規程 是 是

2）焊接評定(ELE_HJPD)，對象的屬性信息如下所示：

屬性名稱 屬性顯示名稱 字段類型 字段大小 能否為空 默認值 是否默認顯示 是否只讀CODE 代號(唯一標識) 字符型 50 允許 是 否NAME 焊接評定 字符型 50 不允許 焊接評定 是 是

2.2 建立焊材計算數學模型

焊材定額計算其基本原理是計算熔覆金屬填充量，常用的計算公式為Wg=ρ×V×K;(Wg:焊材所用量，ρ:熔覆金屬密度值，V：填充體積,K:調節系數)，相對類型焊接方式而已，此公式中變量為V。填充體積與母材坡口形式及焊接方法相關，如鋼管對接焊坡口形式采用V型坡口如下圖2，采用手工鎢極氬弧焊時，α=500 ；采用手工鎢極氬弧焊+焊條電弧焊時α=700[3]；焊縫截面積公式S=[δb+(δ-p)2tan +] ，不同坡口形式其計算公式也不同，所關聯參數也有較大的差異，如果焊接計算封裝到焊接工藝信息系統中，需要將不同種類錄入參數“精簡”到少量參數錄入。

圖2 鋼管對接V型坡口

將不同坡口形式參數映射到固定變量值中。企業里鋼管規格的表達形式為“外徑+壁厚”，工藝員在做技術準備時很容易獲得的數據是“管子外徑”“管子壁厚”“焊縫數量”，所以對于采用V坡口形式的鋼管對接，圍繞此三個參數建立映射規則，如下表1：

表1 參數映射對應表

將焊接公式進行數學擬合，簡化計算公式，如下表2：

表2 焊接公式數學擬合表

3 功能界面

焊接工藝員接收到任務，在需要做焊接工藝的工序中選擇接頭類型，焊縫位置，焊接方法，坡口標準等參數，系統根據用戶所選參數，從焊接資源庫中篩選出符合條件的焊材及WPS號 如圖3所示。

焊接評定任務、待批準的任務、已審核的任務、已經撤銷的任務節點為固定節點，各節點下面PQR的創建姓名節點為動態生成，當相應狀態的PQR任務對象存在時，則再按PQR對象的創建者進行進一步的查詢區分，但在上級節點中則列出所有創建者的PQR任務對象。

焊接工藝數據包以結構化數據格式通過軟件接口輸入T5CAPP進行統一管理，形成可歸檔的焊接工藝文件，同時提供TIF版電子歸檔文件通過PLM系統供其他部門查詢。

4 結束語

焊接工藝信息系統的開發并成功應用于化工容器常規鍋爐等多種產品中提高工作效率，縮短技術準備周期。焊材定額輔助計算使焊材定額更加統一為成本核算，車間領用提供準確數據。焊接工藝數據結構化為產品焊縫追溯提供數據支持。

圖3 焊接工藝編制主界面