刍议如何做好压力容器焊接自动化的技术

张子良

【摘要】我国制造业焊接水平与国际先进焊接工艺已逐步接近，有些企业焊接水平达到了国际标准。而先进的技术水平与技术转杯是是提升企业的有效措施，具有重要的推动作用。因此，本文就对压力容器焊接自动化技术进行了探究。

【关键词】压力容器；焊接自动化技术

前言：我国在压力容器焊接技术上逐渐取得了一定地进步，焊接设备也在继续更新换代。焊接质量的好坏可以直接决定压力容器的使用寿命，因此必须保证压力容器的高质量，减少因压力或气温变化产生的不好影响。

1 压力容器的焊接方法

中国锅炉压力容器的焊接技术和焊接方法一直在不断的进步，可以根据具体的焊接位置和母材的不同，选取不同的焊接方法，锅炉压力容器的焊接方法主要有四种：手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护电弧和电渣焊，简要分析几种焊接方法。手工电弧焊是最常见的焊接方法，基本原理是是利用电弧产生的高温使焊接部位熔化，这种方法单纯依靠手工操作，虽然灵活性较大，但对工人技术的要求很高，工作效率不高。如果焊接面的很大，还需要热处理时，可以采用电渣焊。电渣焊是一种较特殊的方法，由于锅炉压力容器的体型巨大，通常呈圆球形，重量很大，只能使用这种方法处理较大焊接面。氧乙炔焰气焊的热源较复杂，热度不够，只可以焊接韧性较高的钢，无法应用在焊接接头的焊接上。当焊接工艺评价完成后，才可以选取适当的焊接方法，制定相应的焊接工艺参数。

2 压力容器的焊接材料

锅炉压力容器常采用耐热钢焊接材料，有以下几个注意事项：

①首先，选择耐热钢焊接材料时，焊缝金属的强度指标需要和母材保持一直，也就是等强焊接。不仅需要保证焊缝金属和母材在常温状态下强度一直，还要保证在高温状态下焊缝的强度不低于母材的标准值。

②焊接材料中的C含量对焊缝金属的影响较大，应保证焊材C含量低于母材的C含量，避免焊缝金属产生裂纹。但C含量不能过小，在焊后热处理使，产生的铁素体，会降低焊接接头的韧性。一般焊缝金属的C含量保持在0.08%～0.12%之间最好，不仅可以使焊缝金属冲击韧性较高，还能保证与母材的等强。

③焊缝金属中Cr、Mo等元素的含量要高于母材中的含量，这是保证焊缝金属和母材等强的基础。

④确保对焊缝金属中O、Si、P、Sn、Se、Sb等元素的严格控制，这是为了保证焊缝金属和母材回火脆性的一致。

3压力容器焊接自动化的技术分析

3.1马鞍形焊接机

在锅炉与压力容器之中，有很多的焊接接头有两端的柱体相贯而成，如锅炉集箱中的短管接管，通过不同的短管贯接而成，其集箱短管的规格不一，使得其相贯的方式也有所不同。如今，我国的第一大马鞍形焊接机是通过两根直径比相差三倍的短管接头焊接而成。马鞍形焊接机有着非常高的焊接效率，并且焊接质量有所保障，因此在实际生产过程中，有着广泛的应用，并取得了非常显著的社会经济效益。

锅炉压力器的发展，出现了一些偏交或者是斜交的马鞍形焊接机，这类焊接机对于锅炉内的空间扭转运动难以适应，常常会导致由于环缝上下的坡度过大，导致溶池出现失控现象。为了有效的解决这一问题，根本途径在于实现马鞍形焊接机的数控，使得其焊接质量与焊接精度有着明显的提升。数控的方式如下。通过建立相关的数学模型，通过相关参数的输入，有效计算出空间扭转运动的运动轨迹，使得焊枪能够适应于这一曲线运动模式。此外，随着焊枪与主管之间运动的相互同步，使得焊接部位与焊枪之间处于同一水平位置，如此有利于焊接，确保焊接质量。

此外，依据不同的焊接要求，可以选用不同形式的数控马鞍形焊接机。

第一，四轴数控形马鞍焊接机，这种焊接机通过控制焊枪的升降、水平运动依据回转等，通过数学模型以及相应参数的设定，实现其焊枪的自动控制，有效保证焊接精度。焊接过程中，通过参数的修订，可以实现焊枪位置的及时修正，并对其焊枪的竖直位置与水平位置及时进行调整，这类焊接机主要应用于一些焊接坡度小，焊接接头的正交、偏交的角度较小的情况。

第二，五轴数控马鞍形焊接系统，该系统有一个四轴数控马鞍形焊接机和一台一轴能实现同步控制的动力头，通过这一台一轴型的动力头来对焊枪进行及时调整与修正，使得焊接的部位始终处于有利的焊接位置。并且在这一台一轴动力头的作用下，焊接机有着更加精准的控制系统，因此五轴数控马鞍形焊接系统可以应用于正交、偏交的角度较大的情況。

3.2窄间隙埋弧焊接机

窄间隙埋弧焊接机主要应用于厚板的焊接，这种焊接技术有着非常优质的焊接质量，因此在我国有着多年的应用。窄间隙埋弧焊接机的主要构成为激光跟踪体系、窄间隙焊枪以及相应的控制系统。

3.2.1激光跟踪

窄间隙焊接工艺中，其焊接跟踪是一项非常关键的技术，为了确定焊接部位的准确位置，必须对焊接部位进行过程的跟踪。目前，国内的窄间隙埋弧焊接机都是使用机械式位移传感器进行控制，对焊缝的坡口两侧与焊缝进行全程监测与跟踪，由于整个跟踪系统有着非常大的体积，因此在运行时，不宜时间过程，应定期对其进行冷却，如此可以有效延长其使用寿命。

激光的跟踪技术主要通过激光摄像头来反馈锅炉内部的运动情况，结合图像的判别方式，如此实现焊缝的全程跟踪，激光跟踪技术在焊接的自动化技术中有着广泛的应用。然而由于激光头性能的诸多限制，导致激光技术在窄间隙深坡口的跟踪中，难以实现其运用。

激光技术在窄间隙焊接的跟踪时，应具备以下的几个特点。首先，激光头应远离工件，避免激光头受热量的影响，导致激光头出现变形；其次进行激光跟踪时，跟踪的部位不是焊接中心，而是跟踪焊枪的运动。

3.2.2窄间隙焊枪

窄间隙焊枪的主要特征为摆动性质以及可靠导电功能。焊枪的摆动功能是为了保证焊缝侧壁实现良好融合，即保证焊枪在窄间隙内实现一定角度的摆动。目前窄间隙焊枪的摆动主要有两种方式，分别为回旋式摆动和平板式摆动。

可靠导电功能主要是为了使得焊枪在被激光跟踪过程中，具备自动补偿的能力。然而随着焊枪摆动时，弹簧在压紧状态下失去了其弹性，使得其导电性恶化，可靠导电性会使得焊枪具备了相应的自动补偿功能，使得其电嘴的磨损得以补偿，如此可知，保持窄间隙焊枪的良好导电，是实现焊接质量的一种重要措施。

3.2.3控制系统

窄间隙埋弧焊接机的控制系统通过触摸屏与PLC组成，结合AC交流伺服机控制系统构成，通过触摸屏实现人为操作的方便与快捷，并通过触摸屏可以设定系统的规范参数，监视其工作状态。此外控制系统还可以对焊枪的位置进行微调，使得焊枪在控制系统作用下，有着更大的精准度。

窄间隙埋弧焊接机的控制系统主要有三种控制模式，分别为全自动、半自动以及手动工作模式，这三种模式中，自动程度的不同，其相应的参数设置有所不同，且随着手动控制程度的逐步提升，其控制的精度也随之增加。因此进行窄间隙埋弧焊接时，应根据其控制精度，选择合理的工作模式。

4结束语

随着我国锅炉技术的逐渐发展，自主创新能力在不断的发展中逐渐加强，我国的锅炉以及压力容器汗液的焊接自动化以及焊接工艺提高明显，对我国的锅炉工业发展提供了一个良好的基础。然而我国锅炉行业的发展与国外的先进水平依然存在着一定的差距，为此我们依然需要加强同国外先进水平与先进技术的交流与合作，共同促进我国锅炉压力容器焊接自动化水平的提升。

参考文献

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