锅炉、压力容器焊接自动化技术发展探讨

宋延淼

【摘 要】制造锅炉、压力容器过程中，焊接是重要环节之一，焊接质量将直接关系到锅炉压力容器成品质量。自动化技术的发展，为锅炉、压力容器焊接带来了有力的技术支持，极大程度上提升了焊接质量与焊接效率。基于此，本文对锅炉、压力容器焊接自动化技术进行了综合性分析，分别从硬件技术、软件技术及焊机应用等方面进行了阐述，并提出了相关观点，以供参考。

【关键词】锅炉 压力容器 焊接 自动化技术

焊接技术自动化程度已成为衡量工业发展水平的重要指标之一。通过采取具备自动控制、调节、检测、加工的设备进行焊接，可进一步提升焊接产品质量、焊接效率。同时，自动化焊接可降低人力成本及人力劳动负荷，让生产流程得到优化。现代焊接自动化技术由微机波控焊接逐渐演变而来，通过将智能化焊接设备、柔性工作站等进行组合，再经过集成制造系统作用，形成了智能化焊接生产线。

1硬件技术

从锅炉、压力容器焊接自动化技术发展角度来看，焊接自动化设备应用范围正在不断扩充，且应用层面也在逐渐加深。相关统计表明，我国自动化焊接设备数量已达所有焊接设备数量的50%以上，这也标志着我国焊接生产制造行业进入了一个新的发展阶段[1]。其中，逆变焊接设备由于其稳定的性能及良好的焊接质量，而受到了广泛关注。逆变焊接是一种新型焊接技术，其电流结构以整流→逆变→再整流的过程运作。逆变焊接电源具有低电压（10V至50V）、大电流（20A至100A）的特点[2]，频率为几十千赫兹至几百千赫兹。实际操作过程中，逆变焊接设备具有较强的电气性能，并且在不同焊接环境下均可获取较为理想的焊接质量。在欧美等发达国家，逆变焊接自动化设备占比已超过30%，而我国则处于普及阶段，整个技术体系还有待完善。随着柔性焊接技术的不断普及，相关工艺成本有所降低，这为焊接自动化发展提供了有力支持。为了让焊接自动化程度进一步提升，还需完善计算机自动化平台，以此来推动设备改进、工艺改进，将传统工艺与现代化工艺结合起来，形成互补。

2软件技术

除硬件平台外，锅炉、压力容器焊接自动化还离不开软件平台的支持。只有当硬件平台与软件平台充分结合时，才能让自动焊接系统的功能效用充分发挥出来。锅炉、压力容器焊接自动化实现过程中，跟踪焊接是核心技术部分。目前，跟踪焊接技术主要分为两类，即非接触式与接触式[3]。（1）接触式跟踪焊接主要通过横向跟踪或纵向跟踪来保持恒定焊接距离，从而实现自动化焊接。由于实际测量过程中，传感器会受到相关因素干扰，导致精确度下降，坡口设计及产品装配受到一定程度影响。因此，需要根据生产实际情况不断进行数据微调，以维持恒定焊接距离。（2）非接触式跟踪焊接可采取超声波跟踪传感器对焊接距离进行感知，从而保持焊接距离固定不变。超声波跟踪传感器不会受到电弧强光及电磁场干扰，具有较高的稳定性。非接触跟踪焊接具有更好的适应性，可满足各类制造需求，也可有效控制焊接成本，未来将会成为自动焊接的主流发展方向。自动焊接系统在人工智能技术的基础上，将逐渐转变为智能专家系统，以知识库与推理设备为基础，将促使整体性自动化水准得以提升。利用人工智能技术如智能传感器、智能通讯网络等可实现自动化产品检查，从而提升产品质量。同时，可强化定位精准度，并对线能量、焊接路径、摆动参数等进行优化调节，使得焊接质量、效率大幅度提升，以获取优良的焊接产品。

3焊机应用

3.1 膜式壁焊机

锅炉膜式壁生产过程中，膜式焊机发挥了核心作用。膜式壁焊接主要分为两类，即气体保护焊机与埋弧焊机。气体保护焊机结构较为简单，焊枪可达20头以上；埋弧焊机焊枪数量一般为12头。膜式壁焊机多用于对称设备焊接，在锅炉等设备焊接中具有较好效果。膜式壁焊机工作时，可从上下端同时进行焊接，最多可保持4个工位同时运转，大幅度提升了焊接效率[4]。由膜式壁焊机所得到的焊接产品，尺寸精确度较高，且形变量较小，但操作上还不能完全脱离人工操作，自动化程度有待提升。

3.2马鞍形焊机

锅炉、压力容器制造过程中，存在大量两圆柱体相互贯穿的焊接接头，如锅炉中的下降管、接管等。这些焊接接头规格不一，相互贯穿的方式差异性较大。因此，这些焊接接头对焊机的灵活性具有较高要求，而马鞍形焊机功能则与上述需求具有高度契合性。大型锅炉生产过程中，都会应用到马鞍形焊机，其可大幅度提升圆柱体相互贯焊接接头的焊接质量及效率。压力容器不断发展过程中，又出现了部分斜交、偏交的相贯接头，上述马鞍形焊机并不能满足这种特殊形状焊接需求。为此，初代马鞍形焊机也开始逐步升级，通过计算机技术对其进行改造，衍生出了一系列新型产品。即利用数控技术构建相关数学模型，以实际偏交、斜交数据为基础，对焊头运动轨迹进行模拟，使焊枪按照预先设定的轨迹所运动。与此同时，让焊枪与主管同步运动，以确保焊接位置保持在水平状态，从而实现了特殊形状的焊接。

3.3直管接长焊机

直管接长焊机主要用于管线焊接。为优化直管接长焊机工作流程，可将管端数控倒角机、管端内外磨光机、定长切断设备等装置组合起来，构建出一条管路预处理线，并利用PLC技术实现自动化生产。预处理线为直管接长焊机提供了良好的工作环境，使其能够在整个作业面上反复运行，构成了一个闭环加工链，大幅度提升了管线焊接效率与质量。

4 结语

锅炉、压力容器焊接实现自动化是压力容器制造的必然需求。与此同时，智能化技术的不断成熟将进一步促进压力容器焊接发展，使焊接质量、效率达到更高水准。

参考文献：

[1]范逸.锅炉压力容器焊接自动化技术和应用[J].办公自动化，2014，（01）：61-62+50.

[2]白海燕.压力容器材料及焊接自动化技术的发展[J].中外企业家，2014，（03）：212-213.

[3]窦万波，卜华全.我国压力容器用钢焊接技术的最新进展[J].金属加工（热加工），2008，（24）：23-31.

[4]张新艳.压力容器焊接技术的新发展[J].科技与企业，2012，（14）：360.