浅谈自动化割焊装备在压力容器制造中的应用

【摘 要】压力容器是我国工业生产过程中一种不可缺少的使用设备，随着市场的不断发展，人们对该种容器的制造要求越来越高。本文根据以往工作经验，对压力容器制造过程中的传统制造工艺及改进方案进行总结，并从膜式壁焊机、直管接长焊机、马鞍形焊机、气孔与裂纹焊接四方面，论述了自动化割焊装备在压力容器制造中的具体应用。

【关键词】自动化割焊装备；压力容器制造；膜式壁焊机

中图分类号： TQ053.2 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）17-0022-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.17.010

【Abstract】Pressure vessel is an indispensable equipment in the process of industrial production in China. With the continuous development of the market， the demand for the manufacture of this kind of container is getting higher and higher. Based on the previous work experience， this paper summarizes the traditional manufacturing process and improvement scheme in the manufacturing process of pressure vessel， and discusses the application of automatic cutting and welding equipment in the manufacture of pressure vessel from four aspects： membrane wall welding machine， straight pipe welding machine， saddle welding machine， air hole and crack welding.

【Key words】Automatic cutting and welding equipment； Pressure vessel manufacturing； Diaphragm wall welding machine

0 前言

自改革开放以来，我国化工装备制造行业得到了更多发展机会，但由于各种原因的影响，我国国内的压力容器制造企业以及现代化制造手段的应用均存在明显的不足之处，而且压力容器加工方式也处于较低水平，进一步增加了生产成本。受此种背景的影响，压力容器制造方式的革新显得尤为重要，还要避免现有的制造厂设备结构不会出现大规模变化，为后续生产工作的开展奠定良好基础。

1 传统制造工艺分析

1.1 材料切割工艺

在传统材料切割过程中，主要以火焰切割机的应用为主，促使刨边机在不锈钢筒体钢板之中进行下料操作，并利用手工形式完成碳钢筒体的开孔切割，并利用手工等离子切割方式将不锈钢筒体切割开来，并利用数控火焰将外围保温支撑圈以及鞍座等零件做好下料工作。为了强化施工效果，传统施工工艺还实现了筒体的有效组对，将千斤顶、多功能卡具等传统工具的作用发挥出来，最终实现人工组对。

1.2 焊接工艺

传统焊接工艺主要以DN1000以上的筒体外环缝修补为主，而在内环缝处理上，主要以埋弧自动焊接方式为主，提升焊接工作的全面性。在遇到直径小或焊接工艺较为复杂的结构时，可以借助于传统焊接方式，对鞍座、裙座等部件进行焊接，尤其是在接管和法兰组焊接上，管嘴的焊接过程几乎都要采用传统焊接方式。

2 实施方案的改进

2.1 总体要求

在切割及焊接工艺改进过程中，主要目的是提升自动焊的应用效果和效率，并以此为原则，将纵缝焊接过程、环缝焊接过程、管嘴焊接过程等工序确立，促使整个流程改进的同时，提升自动化焊接设备的全面配置。为了进一步提升焊接装备的应用效果，相关工作人员还可以对压力容积自动化生产线进行统筹规划，在作业环节改善的同时，还要实现焊接机切割自动化发展。最终在整个装置的作用下，压力容积自动焊覆盖面将会超过95%，实现压力容积制造效果的全面提升。

2.2 目標效果

首先，在小工件自动化预制过程中，可以利用一些常用的自动化焊接手段，如DN80到DN400范围内的各种管件组合，来开展对接焊缝、角接焊缝等焊接工作，焊接方式以二氧化碳气体保护焊接为主。另外，在法兰接管环缝动焊接上，小工件焊接的优势将会更加明显。为了提升焊接效果，人们可以利用视频监控装置进行焊接监视操作，避免焊接流程出现各种问题。其次，在筒体贯线自动开孔和焊接过程中，可以利用不同容器的马鞍型开孔开展自动焊接，确保焊缝得到充分修复。如果利用DN250形式实施插入式管嘴角接头焊接，补强圈的接头对接工作也会得到合理化开展。除此之外，还可以利用其它形式的筒体规则实现接头自动焊接，如封头相贯线开孔、触摸式焊接等。最后，在筒节缝自动化焊接上，应该以DN500和DN5000以上的纵、环焊接为主，实现远距离的焊接联动操作，还可以将视频监控操作加入其中。如果焊接过程出现了外缝和内缝，埋弧焊接可以形成触摸式的人机界面和工业焊接等，便可以利用变位机联动，构建起远程监控焊接模式[1]。

2.3 实施方案

为了确保自动化割焊装备发挥出最佳效果，相关工作人员可以在小工件埋弧焊工位上配置新的设备。例如，在焊接操作机的使用上，自身具备驱动精度高、横臂较长等特点，确保筒体内部纵缝和环焊缝得到完整性修复；在变位机使用上，可以确保整个装置沿着轨道纵向发展和移动，并实现升降翻转，从而满足堆焊表面的焊接要求。另外，在焊接电源的选择上，应该将控制器和送丝机等装置应用其中，在数字系统的作用下，各个焊接装备之间可以实现实时通信，还可以将焊接信息回收到整个系统之中。其次，相关操作人员可以根据具体的筒体相贯线切割工位，提升压力容器制造效果。该系统主要包括割焊操作机、控制单元、切割单元以及焊接单元。其中，割焊操作机设备在使用中具有较强的稳定性和精密性，再加上多轴相贯线的有效控制，最终实现三轴联动效果，将高质量的切割工作完成。在切割单元的选择上，主要包括以下两种类型，即焊割供气滑环以及火焰切割枪，通过该种装置的作用，可实现供气系统的稳定传动。最后，在内外纵缝处理上，埋弧焊接工位的选择显得十分重要，尤其是在埋弧焊接操作机的选择上，可以进一步提升驱动精度，电动机的机头也可以旋转90°，为相关工作的开展创造了良好条件。

2.4 焊接自动化

焊接自动化技术在实施过程中，主要是对计算机技术进行应用，来设置各种焊接参数，最终实现焊接工序的自动化发展。现代焊接自动化技术主要以开环控制系统的使用为主，在各种工序的作用下做好自动焊接工作。目前的自动化系统在应用时以闭环控制为主，以自动化装置和生产线应用为主，促使焊接工序之间相互配合，保持压力容器制作具备较强的科学性。但如果涉及到一些先进技术的应用，对自动化要求程度将会变的更高。例如，在定位夹紧、焊后清理等过程中，应实现整个过程的自动化发展。

3 自动化割焊装备在压力容器制造中的具体应用

3.1 膜式壁焊机

由于我国工业发展十分迅速，促使焊接技术形成了时代性特征。但从生产角度来说，由于人口和社会需求的不断提升，压力容器的制造水平也得到了提高。在自动化割焊装备应用上，膜式壁焊机具有极强的应用代表性，在该设备的作用下，衍生出了两种新型焊接工艺，即气体保护焊和埋弧焊。在焊接技术发展初期，我国的焊接技术不够成熟，完全依赖于进口，但随着我国對焊接装备研究的进一步深入，各种生产设备逐渐投入到生产线之中。目前，膜式壁焊机在哈尔滨锅炉厂、上海锅炉厂等大型生产企业之中得到了充分应用，并且以气体保护焊应用为主。而在武汉等地区的压力容器制造厂之中，埋弧焊工艺应用也极为广泛。站在气体保护焊角度来说，所涉及到的焊接自动化工艺十分简单，但现有的应用范围十分有限，具有极强的稳定性价值，在北方地区获得了更多的应用机会。而在埋弧焊应用上，属于一种高端的自动化焊接技术，可以发挥出更高的焊接效率，但由于自动化技术与压力容器制造结合时间较短，需要在一定程度上增加人工操作，但未来的升职空间较大[2]。

3.2 直管接长焊机

一般的压力容器在使用过程中需要承受较大的压力，如果单纯依靠膜式壁焊机作用，很难满足人们的制作需求。因此，相关技术人员通过长期的研究和调查，制作出了一种新型自动化割焊装备，即直管接长焊机。该焊机在压力容器制作过程中具备很多优势，自身自动化程度较高，能够满足日常焊接工作中的很多工作即便在应对一些技术性较强的焊接工作时，并未引发严重问题，提升了整体焊接工作的工作效果。例如，在武汉锅炉厂运行过程中，与国外公司展开合作，将管子预处理线引入到国内，该线主要包括管子定长切断以及内外磨光机等设备，还涉及到PIC自动化技术的使用，最终实现自动化生产。另外，在所有设备研究过程中，管端的数控倒角机作用十分明显，该设备主要利用轴向进刀过程，以及相关规则的切削程序，实现优质化切割，提升坡口的完整程度。从这里也可以看出，直管的接长焊接具有较强的功能性，可以为之后的压力容器制造奠定基础条件。

3.3 马鞍形焊机

在压力容器使用过程中，主要是为了满足特定的容器要求而设定的，站在该角度来说，如果仅凭上述两项技术，无法适应于压力容器的所有需求。研究发现，马鞍形焊机设备具有较强的应用效果，该设备可以满足压力容器制造过程中的特殊性需求。首先，该焊接技术可以将数控技术作为模型，确保设备的自身形状不会和相关功能产生偏差。其次，利用主管和焊枪的同步应用，促使焊接效率和质量得到全面提升，还可以将结构相近的焊接问题解决，焊接效果十分理想。因此，在日后工作过程中，相关企业和工作人员可以利用各种焊接设备相结合的方式来制作压力容器，并做好技术体系和应用方式的健全工作，最终为企业创造更多的经济效益。

3.4 气孔与裂纹焊接

自动化割焊设备在使用时往往会出现很多问题，如果焊接部位出现了熔渣残留，很容易导致焊缝的出现。另外，如果坡口角度过小，或者焊接时电流不稳定，将会导致气孔残留。在上述问题预防过程中，需要对坡口分寸进行有效选择，做好坡口边缘的处理工作，之后采用合适的焊接速度，确保运条摇动的合理性。另外，裂纹预防是焊接过程中的难点问题，如果裂纹现象严重，很容易影响压力容器设备的整体使用性能。因此，在焊接过程中需要对焊接工艺参数进行严格控制，将冷却速度放慢。其次，对焊接工艺原则进行深入了解，利用有效手段降低焊接应力[3]。

4 总结

综上所述，在相关设备得到改进之后，自动化生产线开始不断丰富，最终形成了六个数字化制造工位。各个压力容器制造厂应该以先进制造技术的应用为基础，做好厂房的除尘工作，并对焊缝进行积极探索，避免焊接工艺的选择出现问题。值得注意的是，割焊装备的应用在效果上必须强于传统的手工焊接，否则自动化水平便很难得到提升。

【参考文献】

[1]张伟.浅谈压力容器设计制造安装常见的问题及解决方法[J].山东工业技术，2018（12）：8.

[2]常定邦.有关锅炉压力容器检验问题的分析与探讨实践[J].中国高新区，2018（08）：174.

[3]郭优.浅析压力容器制造中的焊接技术与质量控制[J].现代制造技术与装备，2018（03）：142-143.

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