陳玉珉 吳賢丞

摘 要：鍋爐壓力容器廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，鍋爐壓力容器的焊接工藝和質(zhì)量非常重要，會對鍋爐壓力容器的使用以及安全可靠運行產(chǎn)生直接的影響，文章分析了鍋爐壓力容器焊接自動化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：鍋爐壓力容器；焊接；自動化

一、焊接自動化及鍋爐壓力容器制造

（一）鍋爐壓力容器

鍋爐壓力容器是鍋爐和壓力容器的全程，這兩種設(shè)備都是特種設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中占有很大的位置。鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽的機(jī)械設(shè)備，工業(yè)生產(chǎn)中具有特定的工藝功能并承受一定壓力的設(shè)備，稱壓力容器。在這兩種設(shè)備當(dāng)中，對于焊接工藝都具有比較高的要求，比如說焊接的密封性、焊接牢固程度等等，此外焊接工藝還會影響到鍋爐的使用安全，高質(zhì)量的焊接能夠提高鍋爐壓力容器的安全性。

（二）焊接自動化

焊接自動化主要是指利用計算機(jī)技術(shù)預(yù)先設(shè)定好各種焊接的參數(shù)，實現(xiàn)焊接工序自動化。其目的就是為了保證焊接質(zhì)量、減輕勞動強(qiáng)度、改善勞動條件?，F(xiàn)在的焊接自動化技術(shù)大多采用的是開環(huán)控制系統(tǒng)，利用各種自動焊接機(jī)是焊接工序自動進(jìn)行。但是現(xiàn)在的一些比較先進(jìn)、復(fù)雜的焊接自動化系統(tǒng)多采用閉環(huán)控制，借助自動化裝置、自動生產(chǎn)線或多用焊接機(jī)使焊接工序以及與之配套的前后工序，如零件成形、坡口制備、組件裝配、定位夾緊、焊后清理、工件裝卸和搬運工作等部分地或全部地自動進(jìn)行。常見的焊接自動化系統(tǒng)主要有電弧焊自動化系統(tǒng)、電阻點焊自動化系統(tǒng)、微型計算機(jī)控制焊接自動化系統(tǒng)和焊接機(jī)器人，其中前兩種應(yīng)用的比較廣泛，后兩種由于造價比較高，一般的企業(yè)難以承受，因此其應(yīng)用的范圍受到一定的限制。

二、生產(chǎn)過程中應(yīng)用頻率較高的焊接自動化技術(shù)

（一）窄間隙埋弧焊機(jī)

用于焊接厚板的高效優(yōu)質(zhì)窄間隙埋弧焊機(jī)已在我國應(yīng)用多年，機(jī)械式的焊縫跟蹤及導(dǎo)電嘴的導(dǎo)電性有待進(jìn)一步改進(jìn)。

1.激光跟蹤。激光跟蹤是一種高新技術(shù)，采用激光攝像頭，通過圖像判別，實現(xiàn)對焊縫的跟蹤，己成功地應(yīng)用于多種焊接自動化的場合。但由于受激光頭性能的限制，激光頭距工件表面距離限制在200mm以內(nèi)，跟蹤深度一般也只有100mm左右。因此至今還沒有一種激光跟蹤系統(tǒng)能用于窄間隙深坡口的跟蹤。

2.窄間隙焊槍。窄間隙焊槍要具備擺動和可靠導(dǎo)電兩種基本功能。

3.控制系統(tǒng)。采用由PLC、觸摸屏，AC交流伺服組成的控制系統(tǒng)，通過觸摸屏進(jìn)行人機(jī)對話，能很方便、直觀地設(shè)定監(jiān)視工作模式及各軸運動狀態(tài)規(guī)范參數(shù)，控制系統(tǒng)具有如下功能：自動、半自動及手動三種工作模式；焊槍自動找中及到位；自動排焊道及焊槍自提升；焊接過程中規(guī)范參數(shù)及焊槍位置實時微調(diào)；諸如焊槍擺角、至側(cè)壁的距離、焊接電流、電壓、焊接速度等參數(shù)均可實行點動微調(diào)。

（二）馬鞍形焊機(jī)

隨著鍋爐及壓力容器新產(chǎn)品的開發(fā)，出現(xiàn)一些偏交、斜交以及兩圓柱體直徑接近的相貫接頭，現(xiàn)有的機(jī)械式馬鞍形焊機(jī)無法實現(xiàn)這種空間曲線運動，也解決不了由于環(huán)縫上下坡度大，使得熔池不可控，導(dǎo)致焊縫成形差、質(zhì)量差的問題。其根本的途徑是采取數(shù)控的方法，解決以上兩個問題：（1）建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)輸入的參數(shù)，如兩管直徑、偏交距、斜交角，計算出運動軌跡，使焊槍作相應(yīng)的空間曲線運動。（2）通過主管與焊槍的同步運動，實現(xiàn)焊接部位始終處于水平位置，有利于焊接，確保焊接質(zhì)量，是解決兩直徑相接近的相貫接頭焊接質(zhì)量問題的最好的辦法。

通過應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，馬鞍形焊機(jī)的自動化程度獲得了明顯提高，同時也推動了各種不同形式馬鞍形焊機(jī)的生產(chǎn)，如能夠行擺角、回轉(zhuǎn)運動并能夠急性相應(yīng)參數(shù)建立且可對焊頭運動軌跡進(jìn)行靈活控制的四軸數(shù)控馬鞍形焊機(jī)。

（三）直管接長焊機(jī)

隨著自動化程度的提高以及確保焊接質(zhì)量，對管子的預(yù)處理有了新的要求，整線由PLC控制，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。其中，管端數(shù)控倒角機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備，能在旋轉(zhuǎn)及軸向進(jìn)刀的過程中，徑向自動進(jìn)刀，可根據(jù)要求，編制相應(yīng)的切削程序，快速、優(yōu)質(zhì)地倒出各種形狀的坡口，與手動、成形刀倒坡口相比，其自動化程度高。坡口表面光潔度高，尺寸的重復(fù)精度好，對穩(wěn)定焊接質(zhì)量起到重要作用，是管子端面倒角的理想設(shè)備。

（四）膜式壁焊機(jī)

膜式壁焊機(jī)是膜式壁生產(chǎn)線中的核心設(shè)備，20多年來已形成氣體保護(hù)焊接及埋弧焊接兩大膜式壁焊機(jī)系列，形成以哈爾濱鍋爐廠、東方鍋爐廠為主導(dǎo)的采用氣體保護(hù)焊接工藝，以及以上海鍋爐廠、武漢鍋爐廠為主導(dǎo)的采用埋弧焊接工藝的兩大模式，也有兩者兼有的，如北京巴威公司。為了提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，目前我國膜式壁氣體保護(hù)焊機(jī)的焊槍數(shù)最多達(dá)20頭，國外最大達(dá)44頭；膜式壁埋弧焊機(jī)的焊槍數(shù)為12頭。其結(jié)構(gòu)形式包括管屏移動、焊槍不動的機(jī)床式焊機(jī)；焊槍移動、管屏不動的用于拼排的龍門式焊機(jī)以及簡易的拼焊小車等形式。目前，我國膜式壁生產(chǎn)能力已基本上滿足需求，但與國外相比，在自動化管理方面還存在一定的差距，基本上依靠人工操作，占用較多的人力，勞動條件較差。應(yīng)從自動化監(jiān)控、物流等方面進(jìn)一步開發(fā)，進(jìn)一步提升膜式壁生產(chǎn)的自動化程度。我國膜式壁焊機(jī)同樣具有一定的缺陷，由于自動化程度不高，需要通過人工進(jìn)行大量操作，會對焊接質(zhì)量造成一定的影響，自動化水平仍待進(jìn)一步完善和發(fā)展。

（五）集箱短管接頭自動埋弧焊機(jī)

集箱短管接頭焊機(jī)，包括內(nèi)孔TIG封底焊機(jī)及短管接頭角焊縫自動埋弧焊機(jī)。該設(shè)備由懸掛式焊接接頭、埋弧焊機(jī)、氣動式平衡吊及可移動小車組成，懸掛機(jī)構(gòu)上帶有一個隨動機(jī)構(gòu)，即使焊接過程中集箱變形，也能很方便的把機(jī)頭的芯軸插入接管內(nèi)準(zhǔn)確定心。在待焊的集箱工位上，按一定的間距，可擺放若干臺接頭同時進(jìn)行焊接，從而，可縮短焊接周期。

參考文獻(xiàn)

[1] 李濱.淺析水電設(shè)備焊接自動化的研究與應(yīng)用[J].金屬加工，2011（22）.