王寶華

【摘 要】壓力容器是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一種不可缺少的使用設(shè)備，隨著市場(chǎng)的不斷發(fā)展，人們對(duì)該種容器的制造要求越來(lái)越高。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)壓力容器制造過(guò)程中的傳統(tǒng)制造工藝及改進(jìn)方案進(jìn)行總結(jié)，并從膜式壁焊機(jī)、直管接長(zhǎng)焊機(jī)、馬鞍形焊機(jī)、氣孔與裂紋焊接四方面，論述了自動(dòng)化割焊裝備在壓力容器制造中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化割焊裝備；壓力容器制造；膜式壁焊機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)： TQ053.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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

自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)化工裝備制造行業(yè)得到了更多發(fā)展機(jī)會(huì)，但由于各種原因的影響，我國(guó)國(guó)內(nèi)的壓力容器制造企業(yè)以及現(xiàn)代化制造手段的應(yīng)用均存在明顯的不足之處，而且壓力容器加工方式也處于較低水平，進(jìn)一步增加了生產(chǎn)成本。受此種背景的影響，壓力容器制造方式的革新顯得尤為重要，還要避免現(xiàn)有的制造廠設(shè)備結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模變化，為后續(xù)生產(chǎn)工作的開(kāi)展奠定良好基礎(chǔ)。

1 傳統(tǒng)制造工藝分析

1.1 材料切割工藝

在傳統(tǒng)材料切割過(guò)程中，主要以火焰切割機(jī)的應(yīng)用為主，促使刨邊機(jī)在不銹鋼筒體鋼板之中進(jìn)行下料操作，并利用手工形式完成碳鋼筒體的開(kāi)孔切割，并利用手工等離子切割方式將不銹鋼筒體切割開(kāi)來(lái)，并利用數(shù)控火焰將外圍保溫支撐圈以及鞍座等零件做好下料工作。為了強(qiáng)化施工效果，傳統(tǒng)施工工藝還實(shí)現(xiàn)了筒體的有效組對(duì)，將千斤頂、多功能卡具等傳統(tǒng)工具的作用發(fā)揮出來(lái)，最終實(shí)現(xiàn)人工組對(duì)。

1.2 焊接工藝

傳統(tǒng)焊接工藝主要以DN1000以上的筒體外環(huán)縫修補(bǔ)為主，而在內(nèi)環(huán)縫處理上，主要以埋弧自動(dòng)焊接方式為主，提升焊接工作的全面性。在遇到直徑小或焊接工藝較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以借助于傳統(tǒng)焊接方式，對(duì)鞍座、裙座等部件進(jìn)行焊接，尤其是在接管和法蘭組焊接上，管嘴的焊接過(guò)程幾乎都要采用傳統(tǒng)焊接方式。

2 實(shí)施方案的改進(jìn)

2.1 總體要求

在切割及焊接工藝改進(jìn)過(guò)程中，主要目的是提升自動(dòng)焊的應(yīng)用效果和效率，并以此為原則，將縱縫焊接過(guò)程、環(huán)縫焊接過(guò)程、管嘴焊接過(guò)程等工序確立，促使整個(gè)流程改進(jìn)的同時(shí)，提升自動(dòng)化焊接設(shè)備的全面配置。為了進(jìn)一步提升焊接裝備的應(yīng)用效果，相關(guān)工作人員還可以對(duì)壓力容積自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，在作業(yè)環(huán)節(jié)改善的同時(shí)，還要實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)切割自動(dòng)化發(fā)展。最終在整個(gè)裝置的作用下，壓力容積自動(dòng)焊覆蓋面將會(huì)超過(guò)95%，實(shí)現(xiàn)壓力容積制造效果的全面提升。

2.2 目標(biāo)效果

首先，在小工件自動(dòng)化預(yù)制過(guò)程中，可以利用一些常用的自動(dòng)化焊接手段，如DN80到DN400范圍內(nèi)的各種管件組合，來(lái)開(kāi)展對(duì)接焊縫、角接焊縫等焊接工作，焊接方式以二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接為主。另外，在法蘭接管環(huán)縫動(dòng)焊接上，小工件焊接的優(yōu)勢(shì)將會(huì)更加明顯。為了提升焊接效果，人們可以利用視頻監(jiān)控裝置進(jìn)行焊接監(jiān)視操作，避免焊接流程出現(xiàn)各種問(wèn)題。其次，在筒體貫線(xiàn)自動(dòng)開(kāi)孔和焊接過(guò)程中，可以利用不同容器的馬鞍型開(kāi)孔開(kāi)展自動(dòng)焊接，確保焊縫得到充分修復(fù)。如果利用DN250形式實(shí)施插入式管嘴角接頭焊接，補(bǔ)強(qiáng)圈的接頭對(duì)接工作也會(huì)得到合理化開(kāi)展。除此之外，還可以利用其它形式的筒體規(guī)則實(shí)現(xiàn)接頭自動(dòng)焊接，如封頭相貫線(xiàn)開(kāi)孔、觸摸式焊接等。最后，在筒節(jié)縫自動(dòng)化焊接上，應(yīng)該以DN500和DN5000以上的縱、環(huán)焊接為主，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的焊接聯(lián)動(dòng)操作，還可以將視頻監(jiān)控操作加入其中。如果焊接過(guò)程出現(xiàn)了外縫和內(nèi)縫，埋弧焊接可以形成觸摸式的人機(jī)界面和工業(yè)焊接等，便可以利用變位機(jī)聯(lián)動(dòng)，構(gòu)建起遠(yuǎn)程監(jiān)控焊接模式[1]。

2.3 實(shí)施方案

為了確保自動(dòng)化割焊裝備發(fā)揮出最佳效果，相關(guān)工作人員可以在小工件埋弧焊工位上配置新的設(shè)備。例如，在焊接操作機(jī)的使用上，自身具備驅(qū)動(dòng)精度高、橫臂較長(zhǎng)等特點(diǎn)，確保筒體內(nèi)部縱縫和環(huán)焊縫得到完整性修復(fù)；在變位機(jī)使用上，可以確保整個(gè)裝置沿著軌道縱向發(fā)展和移動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)升降翻轉(zhuǎn)，從而滿(mǎn)足堆焊表面的焊接要求。另外，在焊接電源的選擇上，應(yīng)該將控制器和送絲機(jī)等裝置應(yīng)用其中，在數(shù)字系統(tǒng)的作用下，各個(gè)焊接裝備之間可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，還可以將焊接信息回收到整個(gè)系統(tǒng)之中。其次，相關(guān)操作人員可以根據(jù)具體的筒體相貫線(xiàn)切割工位，提升壓力容器制造效果。該系統(tǒng)主要包括割焊操作機(jī)、控制單元、切割單元以及焊接單元。其中，割焊操作機(jī)設(shè)備在使用中具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和精密性，再加上多軸相貫線(xiàn)的有效控制，最終實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)效果，將高質(zhì)量的切割工作完成。在切割單元的選擇上，主要包括以下兩種類(lèi)型，即焊割供氣滑環(huán)以及火焰切割槍?zhuān)ㄟ^(guò)該種裝置的作用，可實(shí)現(xiàn)供氣系統(tǒng)的穩(wěn)定傳動(dòng)。最后，在內(nèi)外縱縫處理上，埋弧焊接工位的選擇顯得十分重要，尤其是在埋弧焊接操作機(jī)的選擇上，可以進(jìn)一步提升驅(qū)動(dòng)精度，電動(dòng)機(jī)的機(jī)頭也可以旋轉(zhuǎn)90°，為相關(guān)工作的開(kāi)展創(chuàng)造了良好條件。

2.4 焊接自動(dòng)化

焊接自動(dòng)化技術(shù)在實(shí)施過(guò)程中，主要是對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，來(lái)設(shè)置各種焊接參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)焊接工序的自動(dòng)化發(fā)展?，F(xiàn)代焊接自動(dòng)化技術(shù)主要以開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的使用為主，在各種工序的作用下做好自動(dòng)焊接工作。目前的自動(dòng)化系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)以閉環(huán)控制為主，以自動(dòng)化裝置和生產(chǎn)線(xiàn)應(yīng)用為主，促使焊接工序之間相互配合，保持壓力容器制作具備較強(qiáng)的科學(xué)性。但如果涉及到一些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)自動(dòng)化要求程度將會(huì)變的更高。例如，在定位夾緊、焊后清理等過(guò)程中，應(yīng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)化發(fā)展。

3 自動(dòng)化割焊裝備在壓力容器制造中的具體應(yīng)用

3.1 膜式壁焊機(jī)

由于我國(guó)工業(yè)發(fā)展十分迅速，促使焊接技術(shù)形成了時(shí)代性特征。但從生產(chǎn)角度來(lái)說(shuō)，由于人口和社會(huì)需求的不斷提升，壓力容器的制造水平也得到了提高。在自動(dòng)化割焊裝備應(yīng)用上，膜式壁焊機(jī)具有極強(qiáng)的應(yīng)用代表性，在該設(shè)備的作用下，衍生出了兩種新型焊接工藝，即氣體保護(hù)焊和埋弧焊。在焊接技術(shù)發(fā)展初期，我國(guó)的焊接技術(shù)不夠成熟，完全依賴(lài)于進(jìn)口，但隨著我國(guó)對(duì)焊接裝備研究的進(jìn)一步深入，各種生產(chǎn)設(shè)備逐漸投入到生產(chǎn)線(xiàn)之中。目前，膜式壁焊機(jī)在哈爾濱鍋爐廠、上海鍋爐廠等大型生產(chǎn)企業(yè)之中得到了充分應(yīng)用，并且以氣體保護(hù)焊應(yīng)用為主。而在武漢等地區(qū)的壓力容器制造廠之中，埋弧焊工藝應(yīng)用也極為廣泛。站在氣體保護(hù)焊角度來(lái)說(shuō)，所涉及到的焊接自動(dòng)化工藝十分簡(jiǎn)單，但現(xiàn)有的應(yīng)用范圍十分有限，具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性?xún)r(jià)值，在北方地區(qū)獲得了更多的應(yīng)用機(jī)會(huì)。而在埋弧焊應(yīng)用上，屬于一種高端的自動(dòng)化焊接技術(shù)，可以發(fā)揮出更高的焊接效率，但由于自動(dòng)化技術(shù)與壓力容器制造結(jié)合時(shí)間較短，需要在一定程度上增加人工操作，但未來(lái)的升職空間較大[2]。

3.2 直管接長(zhǎng)焊機(jī)

一般的壓力容器在使用過(guò)程中需要承受較大的壓力，如果單純依靠膜式壁焊機(jī)作用，很難滿(mǎn)足人們的制作需求。因此，相關(guān)技術(shù)人員通過(guò)長(zhǎng)期的研究和調(diào)查，制作出了一種新型自動(dòng)化割焊裝備，即直管接長(zhǎng)焊機(jī)。該焊機(jī)在壓力容器制作過(guò)程中具備很多優(yōu)勢(shì)，自身自動(dòng)化程度較高，能夠滿(mǎn)足日常焊接工作中的很多工作即便在應(yīng)對(duì)一些技術(shù)性較強(qiáng)的焊接工作時(shí)，并未引發(fā)嚴(yán)重問(wèn)題，提升了整體焊接工作的工作效果。例如，在武漢鍋爐廠運(yùn)行過(guò)程中，與國(guó)外公司展開(kāi)合作，將管子預(yù)處理線(xiàn)引入到國(guó)內(nèi)，該線(xiàn)主要包括管子定長(zhǎng)切斷以及內(nèi)外磨光機(jī)等設(shè)備，還涉及到PIC自動(dòng)化技術(shù)的使用，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。另外，在所有設(shè)備研究過(guò)程中，管端的數(shù)控倒角機(jī)作用十分明顯，該設(shè)備主要利用軸向進(jìn)刀過(guò)程，以及相關(guān)規(guī)則的切削程序，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)化切割，提升坡口的完整程度。從這里也可以看出，直管的接長(zhǎng)焊接具有較強(qiáng)的功能性，可以為之后的壓力容器制造奠定基礎(chǔ)條件。

3.3 馬鞍形焊機(jī)

在壓力容器使用過(guò)程中，主要是為了滿(mǎn)足特定的容器要求而設(shè)定的，站在該角度來(lái)說(shuō)，如果僅憑上述兩項(xiàng)技術(shù)，無(wú)法適應(yīng)于壓力容器的所有需求。研究發(fā)現(xiàn)，馬鞍形焊機(jī)設(shè)備具有較強(qiáng)的應(yīng)用效果，該設(shè)備可以滿(mǎn)足壓力容器制造過(guò)程中的特殊性需求。首先，該焊接技術(shù)可以將數(shù)控技術(shù)作為模型，確保設(shè)備的自身形狀不會(huì)和相關(guān)功能產(chǎn)生偏差。其次，利用主管和焊槍的同步應(yīng)用，促使焊接效率和質(zhì)量得到全面提升，還可以將結(jié)構(gòu)相近的焊接問(wèn)題解決，焊接效果十分理想。因此，在日后工作過(guò)程中，相關(guān)企業(yè)和工作人員可以利用各種焊接設(shè)備相結(jié)合的方式來(lái)制作壓力容器，并做好技術(shù)體系和應(yīng)用方式的健全工作，最終為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 氣孔與裂紋焊接

自動(dòng)化割焊設(shè)備在使用時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，如果焊接部位出現(xiàn)了熔渣殘留，很容易導(dǎo)致焊縫的出現(xiàn)。另外，如果坡口角度過(guò)小，或者焊接時(shí)電流不穩(wěn)定，將會(huì)導(dǎo)致氣孔殘留。在上述問(wèn)題預(yù)防過(guò)程中，需要對(duì)坡口分寸進(jìn)行有效選擇，做好坡口邊緣的處理工作，之后采用合適的焊接速度，確保運(yùn)條搖動(dòng)的合理性。另外，裂紋預(yù)防是焊接過(guò)程中的難點(diǎn)問(wèn)題，如果裂紋現(xiàn)象嚴(yán)重，很容易影響壓力容器設(shè)備的整體使用性能。因此，在焊接過(guò)程中需要對(duì)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，將冷卻速度放慢。其次，對(duì)焊接工藝原則進(jìn)行深入了解，利用有效手段降低焊接應(yīng)力[3]。

4 總結(jié)

綜上所述，在相關(guān)設(shè)備得到改進(jìn)之后，自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)始不斷豐富，最終形成了六個(gè)數(shù)字化制造工位。各個(gè)壓力容器制造廠應(yīng)該以先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)，做好廠房的除塵工作，并對(duì)焊縫進(jìn)行積極探索，避免焊接工藝的選擇出現(xiàn)問(wèn)題。值得注意的是，割焊裝備的應(yīng)用在效果上必須強(qiáng)于傳統(tǒng)的手工焊接，否則自動(dòng)化水平便很難得到提升。

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