高效率的切割与焊接技术推动承压设备制造的发展

顾丕雄 蔡云聪

我公司具有A级锅炉生产制造许可证和A1、A2级压力容器生产制造许可证，每年生产约5 000t承压设备产品。从原材料加工到整个产品的组装制造过程，自动切割下料与焊接技术是制造承压产品的关键工序，直接影响着产品的生产效率和制造质量。

1.机械化/自动化高效率切割是关键工序的第一步

公司接到生产指令后，第一步根据产品的图样要求将原材料切割成半成品。有三种方式进行切割：锅筒和容器筒体部分用氧-丙烷直条多头自动火焰切割机进行下料；而锅筒和容器的封头、吊耳及其他形状复杂的部件通过氧-丙烷自动数控火焰切割机进行下料；对于不锈钢、低合金钢及薄件（一般在5mm以下）等易变形、形状复杂的部件通过空气等离子数控自动切割机进行切割。根据产品的不同要求，以上割料可以做到无余量切割，切割出来的零部件尺寸精度准（±0.5mm），表面质量好，瑕疵点极少，且用气量达到节能高效的目的。3台自动切割机下料占整个承压设备下料的85%左右，钢板事先经过排布，利用率可达90%左右，与原先使用的半自动切割和手工切割相比，可以提高3倍以上的生产效率。空气等离子数控自动切割机切割承压产品部件的现场如图1所示。

为保证切割质量，公司专门制订了《热切割工艺守则》，操作人员必须遵照该守则操作。下料完成后，操作人员必须在割件的醒目位置上用油漆记号笔标明产品图号、钢材牌号及规格尺寸等相关内容，以防混淆。

2.焊接机械化/自动化是提高生产率关键的第二步

承压设备的筒体板厚一般在10~50mm，且直径大（一般在φ800~φ3 000mm），因此焊接工作量大。锅筒和容器筒体拼装后，内外纵环缝全部采用埋弧焊焊接，尤其是前后封头与筒体焊接，过去内侧环缝只能用焊条电弧焊打底，2012年后经过技术改装，并通过多次试验，现在内侧环缝全部可用埋弧焊焊接，提高了生产效率。改装后的埋弧焊进行100t锅筒与封头内侧的焊接，如图2所示。

锅炉水冷壁膜式排采用熔化极惰性气体保护自动焊接，每次拼排同时用6~8台焊机在上、下焊缝同步拼装焊接（见图3）。

图1

图2

图3 锅炉水冷壁膜式排焊接

在弯管生产流水线上，管子对接采用非熔化极自动钨极氩弧焊，管径在32~76mm之间均可以使用，通过焊接程序进行操作，根据管材厚度，一般焊2~3道一次完成并自动进行射线透照。

公司从2012年开始统计的数据表明，焊接机械化/自动化率已占整个焊接工作量的72%左右，并且逐年在提高，焊缝的无损检测一次拍片合格率达99%以上，焊接质量较之前明显提高。

3.今后如何提高生产率

由于切割和焊接技术水平的提高，焊割设备机械化/自动化数量的增多，使手工焊割量大为减少，生产周期也明显缩短。如原先100t锅炉生产周期要90天左右完成，现在只需60~70天就能完成。

对于今后在焊割技术方面如何降低生产成本、提高生产率，公司已进行了认真研究。首先，在非承压部件大力推广CO2半自动焊，如锅筒与容器的底座、钢结构、烟道、风管和空气预热器等，经过技术培训分步实施是完全可行的；其次，对于承压部件，如内燃锅炉的锅筒与管板的角焊缝、吊耳，在容器与锅筒上要求全焊透的大管径K形坡口，也可以采用熔化极惰性气体保护焊或埋弧焊。

通过以上两项措施的实施，在机械化/自动化或半自动化生产效率上可再提高5%~8%。未来自动化（机器人）切割/焊接设备也在规划之中。