焊接模拟器在核电站焊工培训中的应用

焊接模拟器在核电站焊工培训中的应用

王汉龙

中国核工业第五建设有限公司

摘要：焊接模拟器在核电焊工培训中的应用，在焊工进行理论培训、考核的基础上，可以实现一对一的操作模拟，培训界面直观，并可以得到科学的指导，进而能在很大程度上提高焊工的培训质量。因此该模拟器具有缩短培训周期、提升操作技能、降低培训成本等优点，可最终实现在短时间内培训出高质量焊工的目的。

关键字：焊接；模拟器；核电站；培训

1概述

焊工是核电建设安装工作中技术含量最高、质量要求最严、施工作业最多的工种，焊工的培训具有周期长、成本高的特点，而焊工技能水平的高低直接关系到核电建设安装的质量水平。传统的焊接技能培训均采用课堂理论教学和实际操作训练相结合的方式完成。这种培训模式存在一些缺点和不足：第一，培训质量受教师水平影响较大。第二，培训单向，老师告诉学员该怎么做，但学员错误的操作很少得到反馈。第三，操作培训现场环境差，对焊接人员健康损害较大，容易打击学员的培训积极性。第四，培训周期长，能源及材料损耗大。为丰富公司目前焊工培训水平和方式，降低培训成本，缩短培训时间，提升焊接实力，将科技成果转化为现实生产力，许多公司引进了焊接仿真模拟操作系统用于焊工的培训。

2焊工培训的意义

国内很多企业过多的注重产品完工质量及销售任务，大部分企业对新进的焊工只会进行安全方面和工作纪律方面的教育、指导，但是往往忽略焊工个人素养的培训。由于工作环境差或有的焊工文化水平有限等因素，经常造成生产过程中焊材浪费现象严重、设备损坏后继续使用、未按照正确工艺执行造成产品质量事故甚至重大生产事故等。因此，加强焊工培训、再培训、多次教育、指导，方能促进焊接质量的良性发展，降低能源消耗，提高产品质量水平，提高企业竞争力。此外，很多公司对焊工的培训只是关注了焊工的技术水平，但还应关注焊工的个人素养或职业道德的提高。

3焊接模拟器的应用前景

3.1使得焊接操作的初步培训直观、快捷并实现科学的指导

核电站焊工培训操作模拟仿真系统能够生动的体现焊工模拟状态下的逼真画面，同时可以针对焊工的焊接姿态、参数选择进行判断、分析，并在其操作及参数选择超过“规范值”一定程度后给予警告；本系统还有评分功能，可以使得焊工发现自己模拟焊接过程中的不足；同时还具有与标准焊接相对比的功能，使得焊工自己模拟焊接的录像与标准焊接相对比，可以进一步发现自己的不足并为后续的操作练习提供指导依据。

3.2实现绿色焊工培训

核电站焊工培训操作模拟仿真系统的成功应用，可以实现焊接初步培训、考试练习的模拟化操作，从而大幅度降低培训材料，如焊材、母材及能源的消耗，大幅度降低焊接培训对环境的污染程度，可以说实现了绿色焊接培训。

4焊接模拟器的特点

焊接操作模拟器基于虚拟现实技术，实现了焊接操作动作与焊接场景实时模拟的互动，学员可以在虚拟的生产环境中进行焊接操作训练，学员拿着模拟焊枪操作就可观察到真实的电弧产生、焊缝熔化、成形等效果，系统还可根据学员的动作进行评估打分，判断可能产生的焊接质量缺陷，与学员训练有很好的交流和反馈。

5焊接模拟器的训练效果评价

通过教师管理端轻松的管理多台训练模拟机，动态的分配训练任务。培训及考试结果可直接传送至数据库，系统进行统计评估并记录打印。老师可以对学员整个焊接培训过程进行追踪评定，并可随时将历史焊接数据进行调档查看及焊接录像回放。焊接模拟器具有自动评价功能，针对操作和理论分别打分并形成分析报告。利用焊接模拟器可记录和复制操作数据，学员可根据评价结果重放操作视频，分析操作过程中的错误。自动评价功能受到学生的欢迎，此功能可以检验学生的理论及实操水平，学生根据评价结果可以调整自身的学习计划。当学生通过自己的努力完成了较复杂的模拟训练项目时，会极大地提升其自信心和成就感。

6焊接模拟器作为教学工具的优势

为学生创建了充分动手操作的训练场景。学员可以在焊接模拟器上反复进行各种焊接操作训练，有效地解决了学生操作训练时间不足的问题，使学生较快的掌握焊接操作规程及要领。新型的焊接模拟器具有较强的交互性能，人机互动的操作过程激发了学员在仿真焊接操作过程中的学习热情，实习效果突出。可以根据焊接技能等级的不同设定各种训练模式，完成不同焊接位置的操作。在焊接模拟器上，学员变成学习的主体，可根据自己的具体情况，建立自己的学习资料库。利用焊接模拟器训练可以避免实训操作消耗大量的焊条、焊丝、焊件和保护气体等材料，可以节省费用。利用焊接模拟器培训的过程环境无污染，人员安全性好。

7教学后的实践优势

7.1焊缝质量高

不仅可以大幅度减小坡口横截面积、大大减少焊接金属的填充量，而且在较小的焊接热输入下，可以实现高效焊接；同时，最大限度的排除了人为因素影响，焊接质量比传统的电焊更加稳定。

7.2焊接工期短

自动焊技术，可以有效地缩短主管道焊接的工期。通过改变主管道的坡口型式，焊接填充量大幅减少，自动焊填充量仅为焊条电弧焊填充量的十分之一至八分之一，单道焊缝焊接工期缩短将近一半。

7.3焊接的全过程控制

在自动焊焊接过程中，自动焊机具备摄像功能，经过培训的焊接操作人员通过摄像机对焊接进行全程监控，焊机对焊接过程参数进行全面纪录。这样不仅对焊接过程实现了精确控制，而且对焊接过程参数变化提供了可追溯的依据。

7.4有利于核电站批量化建设

主管道自动焊技术通过利用先进的焊接设备，更好地适应了核电站批量化建设的要求，有效地解决了有经验的主管道焊工短缺的问题；自动焊工艺对焊接人员的数量、技能、体力的要求将大大降低，但同时对人员的素质提出了更高的要求。

8如何提高焊接培训工作质量

8.1制定培训计划

制定完善的适应于焊工专项培训的计划，对焊工培训和考试的工作程序、培训计划、考试题库、考试评定等做出明确规定和要求，并制定相应的考核细则，使焊工培训考核管理等所有工作纳入到规范化、标准化管理的轨道上来，从人员、设备、工艺、服务等方面全方位提高焊接培训管理的水平。

8.2调动学生主动性

只有把学生的主动性调动起来，教学效果才会好。由于焊接模拟操作都是学生独立完成，首先学生通过小组讨论形成任务分析，再由一名同学按照分析结果选择操作模块，每一组最终形成操作及评价结果，小组之间形成对比。同时定期安排教师进行知识更新，在模拟机上学员可以随时查阅与本次焊接相关的焊接知识的文档资料，老师可以配合理论课程的需要在后台更新、上传、删除这些文档资料，以便于学生独立学习。

9结束语

焊接作为核电站建造过程中一项关键的工艺技术，在整个电站安装过程中起到了非常重要的作用。在进行焊接技术的准备过程中，如果能在保证质量、满足设计文件和标准法规的前提下，尽可能地减少焊接工艺和焊工技能评定的数量，不仅能避免大量的重复劳动，节省工程建造成本，而且方便对人员和工艺进行管理和控制，提高管理质量。焊接质量决定了核电站的建设质量，焊接质量取决于焊工的技术，故焊工的培训极其重要。

参考文献：

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