如何做好壓力容器的焊接技術(shù)

自動焊接設(shè)備

在壓力容器的焊接生產(chǎn)過程中往往涉及到多種自動焊接設(shè)備,，如：電渣焊機,、埋弧焊機、氣體保護焊機(CO2焊機和氬弧焊機等),、等離子焊機等,。我國壓力容器焊接自動化技術(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,，國產(chǎn)自動和半自動焊機已占焊機總量的20.55%，MIG/MAG焊機年增長63.12%,，TIG焊機年增長19.24%,，埋弧焊機年增長135.36%。逆變焊機作為一種新技術(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,、日本逆變焊接的應(yīng)用程度已達到30%,，而我國的逆變焊機已經(jīng)發(fā)展到第三代產(chǎn)品，在國內(nèi)壓力容器行業(yè)的應(yīng)用前景是十分樂觀的,。如：東方鍋爐廠,、海擎重工機械有限公司、蘭州石油化工機械廠等已將TIG,、CO2逆變焊機等用于鍋爐,、壓力容器的全位置焊接。在20世紀(jì)90年代初,，國內(nèi)已研制出多頭埋弧自動焊和多頭MAG自動專用焊機,，目前國內(nèi)已有十多家單位使用國產(chǎn)模式水冷壁專用焊機。現(xiàn)代焊接機器人尤其是弧焊機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，在壓力容器焊接領(lǐng)域受到高度重視,。柔性焊接機器人隨著其價格不斷降低將在我國推廣應(yīng)用,，成為焊接設(shè)備的微機自動化控制技術(shù)的一個發(fā)展方向。除此之外,，一些工藝設(shè)備的改進,，如：液壓封頭筒體對裝設(shè)備、萬向焊接轉(zhuǎn)臺,、小直徑筒體縱縫環(huán)縫自動焊裝置等,，在很大程度上也提高了壓力容器焊接自動化程度。

自動化焊接方法

埋弧自動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，使焊接過程的自動化和機械化成為現(xiàn)實。但目前國內(nèi)埋弧自動焊的控制系統(tǒng)大多仍采用簡單的模擬電路,，整體性能有待進一步提高,。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,，對工件表面質(zhì)量要求低，成為國內(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，堆焊層邊界晶粒細小,，雜質(zhì)含量低,，是一種經(jīng)濟性較好的堆焊方法。窄間隙焊接技術(shù)對于厚壁壓力容器可進行全位置焊接,，易于實現(xiàn)焊接過程的自動化,。目前，該技術(shù)實現(xiàn)了焊前預(yù)置參數(shù),、自動穩(wěn)定焊接電壓,、電流和速度，并且具有高度和橫向自動跟蹤系統(tǒng),，實現(xiàn)焊縫的自動焊接,。氣體保護焊具有電弧熱量集中，熔池小,，結(jié)晶快及焊接過程無熔渣等優(yōu)點,，主要用于全位置和薄板焊接，有利于實現(xiàn)焊接過程的機械化和自動化,。CO2焊是一種效率高焊接方法,，我國石油天然氣第七建設(shè)公司從美國引進了球罐藥芯焊絲全位置自動焊接技術(shù)，焊接熔敷效率高,、速度快,，改善了焊接條件。TIG焊接技術(shù)主要用于對焊縫密封性能和力學(xué)性能要求高的壓力容器,，能對熔深體積和形狀進行精確的控制,，可較好地實現(xiàn)壓力容器的全位置焊接。激光自動焊接技術(shù)由于具有高的能量密度,，其HAZ區(qū)小的特點,，能焊接幾乎所有的金屬，可以進行全位置焊接,，已向厚壁壓力容器焊接發(fā)展,，但由于價格昂貴且設(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)

近年來焊接自動控制技術(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化控制系統(tǒng)的一個重要組成部分,，對實現(xiàn)壓力容器生產(chǎn)過程的焊接自動化意義深遠。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,，實現(xiàn)環(huán)縫焊接自動化,，但有時會因坡口及焊縫的加工裝配不均勻而影響傳感器的測量精度。非接觸式跟蹤系統(tǒng)與其它學(xué)科聯(lián)系緊密,，目前國內(nèi)外學(xué)者對此進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上進行對焊縫坡口檢測的焊縫跟蹤，能滿足壓力容器制造的需要,，在低成本焊接自動化具有較好的應(yīng)用前景,。基于CCD視覺焊縫跟蹤系統(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跟蹤方法，但大多數(shù)還處于試驗階段,。隨著計算機信息技術(shù)的發(fā)展和新型傳感方式的研究,，焊縫跟蹤技術(shù)將會在壓力容器行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，進一步提高壓力容器焊接過程的自動化和智能化程度,。

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焊接方法來預(yù)測焊接區(qū)寬度,，拓寬了GMA焊接的應(yīng)用領(lǐng)域,。目前，美國,、日本等國家相繼在工藝制定,、缺陷分析、材料選擇和設(shè)備選擇等方面開展了一系列研究開發(fā),。美國Adaptive Technologies公司開發(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)來自傳感器的光、溫度,、電弧等信息,，自動調(diào)整焊接路徑、線能量,、送絲速度和擺動參數(shù)等,，并可優(yōu)化多道焊參數(shù)。日本NKK公司開發(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,。我國在這領(lǐng)域也相繼開發(fā)了不同類型的應(yīng)用軟件，其中清華大學(xué)開發(fā)的“通用型弧焊工藝專家系統(tǒng)QHWES”因其較強的適應(yīng)性和再開發(fā)能力而具有特色,。目前國內(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,。