如何做好壓力容器的焊接技術(shù)

自動(dòng)焊接設(shè)備

在壓力容器的焊接生產(chǎn)過(guò)程中往往涉及到多種自動(dòng)焊接設(shè)備,，如：電渣焊機(jī),、埋弧焊機(jī)、氣體保護(hù)焊機(jī)(CO2焊機(jī)和氬弧焊機(jī)等),、等離子焊機(jī)等,。我國(guó)壓力容器焊接自動(dòng)化技術(shù)起始于20世紀(jì)五、六十年代,，到目前為止取得了很大的成就,。近年來(lái)，國(guó)產(chǎn)自動(dòng)和半自動(dòng)焊機(jī)已占焊機(jī)總量的20.55%,，MIG/MAG焊機(jī)年增長(zhǎng)63.12%,，TIG焊機(jī)年增長(zhǎng)19.24%，埋弧焊機(jī)年增長(zhǎng)135.36%,。逆變焊機(jī)作為一種新技術(shù)和新工藝,，具有優(yōu)良的焊接性能和電氣性能，適用于各種不同的弧焊方法和壓力容器多位置焊接,。美國(guó),、日本逆變焊接的應(yīng)用程度已達(dá)到30%，而我國(guó)的逆變焊機(jī)已經(jīng)發(fā)展到第三代產(chǎn)品,，在國(guó)內(nèi)壓力容器行業(yè)的應(yīng)用前景是十分樂(lè)觀的,。如：東方鍋爐廠、海擎重工機(jī)械有限公司,、蘭州石油化工機(jī)械廠等已將TIG,、CO2逆變焊機(jī)等用于鍋爐、壓力容器的全位置焊接,。在20世紀(jì)90年代初,，國(guó)內(nèi)已研制出多頭埋弧自動(dòng)焊和多頭MAG自動(dòng)專用焊機(jī)，目前國(guó)內(nèi)已有十多家單位使用國(guó)產(chǎn)模式水冷壁專用焊機(jī)?，F(xiàn)代焊接機(jī)器人尤其是弧焊機(jī)器人作為典型的程序控制柔性焊接系統(tǒng),，具有效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),，在壓力容器焊接領(lǐng)域受到高度重視,。柔性焊接機(jī)器人隨著其價(jià)格不斷降低將在我國(guó)推廣應(yīng)用,，成為焊接設(shè)備的微機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。除此之外,，一些工藝設(shè)備的改進(jìn),，如：液壓封頭筒體對(duì)裝設(shè)備、萬(wàn)向焊接轉(zhuǎn)臺(tái),、小直徑筒體縱縫環(huán)縫自動(dòng)焊裝置等,，在很大程度上也提高了壓力容器焊接自動(dòng)化程度。

自動(dòng)化焊接方法

埋弧自動(dòng)焊是目前壓力容器焊接的主要工藝方法,，應(yīng)用于封頭拼板焊縫,、筒節(jié)縱環(huán)焊縫等，使焊接過(guò)程的自動(dòng)化和機(jī)械化成為現(xiàn)實(shí),。但目前國(guó)內(nèi)埋弧自動(dòng)焊的控制系統(tǒng)大多仍采用簡(jiǎn)單的模擬電路,，整體性能有待進(jìn)一步提高。堆焊技術(shù)主要用于厚壁壓力容器的焊接,，其中帶極埋弧堆焊由于母材熔深淺且較均勻,，對(duì)工件表面質(zhì)量要求低，成為國(guó)內(nèi)外壓力容器內(nèi)壁堆焊的主要方法,。研制出的高速帶極堆焊法,，與帶極埋弧堆焊相比，堆焊層邊界晶粒細(xì)小,，雜質(zhì)含量低,，是一種經(jīng)濟(jì)性較好的堆焊方法。窄間隙焊接技術(shù)對(duì)于厚壁壓力容器可進(jìn)行全位置焊接,，易于實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的自動(dòng)化,。目前，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了焊前預(yù)置參數(shù),、自動(dòng)穩(wěn)定焊接電壓,、電流和速度，并且具有高度和橫向自動(dòng)跟蹤系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)焊縫的自動(dòng)焊接,。氣體保護(hù)焊具有電弧熱量集中，熔池小,，結(jié)晶快及焊接過(guò)程無(wú)熔渣等優(yōu)點(diǎn)，主要用于全位置和薄板焊接,，有利于實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化,。CO2焊是一種效率高焊接方法，我國(guó)石油天然氣第七建設(shè)公司從美國(guó)引進(jìn)了球罐藥芯焊絲全位置自動(dòng)焊接技術(shù),，焊接熔敷效率高,、速度快,，改善了焊接條件。TIG焊接技術(shù)主要用于對(duì)焊縫密封性能和力學(xué)性能要求高的壓力容器,，能對(duì)熔深體積和形狀進(jìn)行精確的控制,，可較好地實(shí)現(xiàn)壓力容器的全位置焊接。激光自動(dòng)焊接技術(shù)由于具有高的能量密度,，其HAZ區(qū)小的特點(diǎn),，能焊接幾乎所有的金屬，可以進(jìn)行全位置焊接,，已向厚壁壓力容器焊接發(fā)展,，但由于價(jià)格昂貴且設(shè)備笨重，在壓力容器的應(yīng)用前景有待觀察,。

焊接控制技術(shù)

近年來(lái)焊接自動(dòng)控制技術(shù)在壓力容器行業(yè)得到了很大的發(fā)展,。焊縫跟蹤是焊接自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，對(duì)實(shí)現(xiàn)壓力容器生產(chǎn)過(guò)程的焊接自動(dòng)化意義深遠(yuǎn),。目前,，應(yīng)用的焊縫跟蹤系統(tǒng)主要包括接觸式和非接觸式兩種類型。接觸靠模式跟蹤系統(tǒng)通過(guò)橫向跟蹤,、縱向跟蹤和微調(diào)系統(tǒng)保持導(dǎo)電嘴和焊縫之間距離不變,，實(shí)現(xiàn)環(huán)縫焊接自動(dòng)化，但有時(shí)會(huì)因坡口及焊縫的加工裝配不均勻而影響傳感器的測(cè)量精度,。非接觸式跟蹤系統(tǒng)與其它學(xué)科聯(lián)系緊密,，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了不同程度的研究。非接觸式超聲波跟蹤傳感用到埋弧焊機(jī)上進(jìn)行對(duì)焊縫坡口檢測(cè)的焊縫跟蹤,，能滿足壓力容器制造的需要,，在低成本焊接自動(dòng)化具有較好的應(yīng)用前景?；贑CD視覺(jué)焊縫跟蹤系統(tǒng)可以用于埋弧焊,、等離子弧焊等多種焊接方法和設(shè)備中，但鑒于焊接過(guò)程的應(yīng)用環(huán)境惡劣,，傳感器要受到弧光,、高溫、煙塵等的干擾,，使傳感器的精度,、抗干擾性能和靈敏度受到不同程度影響。雖然迄今為止已研究出多種自動(dòng)跟蹤方法,，但大多數(shù)還處于試驗(yàn)階段,。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展和新型傳感方式的研究，焊縫跟蹤技術(shù)將會(huì)在壓力容器行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步提高壓力容器焊接過(guò)程的自動(dòng)化和智能化程度,。

人工智能技術(shù)及專家系統(tǒng)

人工智能技術(shù)在焊接過(guò)程中具有代表性的是模糊控制系統(tǒng),、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和焊接專家系統(tǒng)。I11-Soo Kim等將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入GMA焊接方法來(lái)預(yù)測(cè)焊接區(qū)寬度,，拓寬了GMA焊接的應(yīng)用領(lǐng)域,。目前，美國(guó),、日本等國(guó)家相繼在工藝制定,、缺陷分析、材料選擇和設(shè)備選擇等方面開(kāi)展了一系列研究開(kāi)發(fā),。美國(guó)Adaptive Technologies公司開(kāi)發(fā)的Camtech 100和Adaptitech 1000可完成零件定位,、焊接操作和質(zhì)量檢查等功能，系統(tǒng)能根據(jù)來(lái)自傳感器的光,、溫度,、電弧等信息，自動(dòng)調(diào)整焊接路徑,、線能量,、送絲速度和擺動(dòng)參數(shù)等，并可優(yōu)化多道焊參數(shù),。日本NKK公司開(kāi)發(fā)的“焊接參數(shù)控制專家系統(tǒng)”可給出優(yōu)焊接參數(shù),，以保證恒定的熔深及焊接高度。我國(guó)在這領(lǐng)域也相繼開(kāi)發(fā)了不同類型的應(yīng)用軟件,，其中清華大學(xué)開(kāi)發(fā)的“通用型弧焊工藝專家系統(tǒng)QHWES”因其較強(qiáng)的適應(yīng)性和再開(kāi)發(fā)能力而具有特色,。目前國(guó)內(nèi)外已形成多種商品化產(chǎn)品，且有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景,。