试论压力容器焊接自动化技术的现状与发展

试论压力容器焊接自动化技术的现状与发展

崔伶,郎雪琴

上海核工程研究设计院股份有限公司，上海 200233

摘要：压力容器生产过程中，焊接技术是非常常用的技术手段，尤其是焊接自动化技术的应用，通过应用软件系统、人工智能系统、专家系统进行自动化控制，更是显著提升了压力容器焊接的效率和质量。因此，加强焊接自动化技术应用，是提升压力容器制造质量的有效措施。基于此，本文对压力容器焊接自动化技术的现状与发展进行探讨，以供参考。

关键词：压力容器；焊接自动化技术；现状；发展

引言

压力容器应用比较广泛，是石化、医药等制造行业的必要设备，只有保证压力容器的质量，才能保证生产工作正常开展。在压力容器生产过程中，焊接技术是常用的技术手段之一，通过利用焊接自动化技术，可以显著提升压力容器生产质量。

1 焊接自动化技术

焊接自动化是指在不用人工直接参与的基础上，通过自动控制程序，自动进行调校、测量等，根据预定程序进行自动加热升温、加压，将多个部件材料进行融合，完成材料焊接加工作业操作。

在实际作业常用的焊接自动化技术有：（1）埋弧焊工艺技术，该工艺可以改善焊接品质，显著提升大面积焊接作业的质量和作业安全。在焊接作业中，必须利用电弧火花进行焊芯熔化，对焊缝形成有效的的保护，尤其是焊接熔化周围区域，形成一个针对性的保护范围。（2）气体保护焊接技术，该工艺一般用于精密焊接，通过气体对设备周围进行保护，确保焊缝边缘部分不会因为高热而引起破裂，同时对设备周围的材料形成保护。气体保护焊接技术一般用于范围较小的精密件加工。在实际应用过程中，会结合埋弧焊工艺技术和气体保护焊接技术的优势，既保证焊接效率，同时对焊接材料进行保护，进一步提升焊接作业品质。

此外，为了提高压力容器内壁堆焊效率，国内制造厂采用了带极埋弧堆焊和带极电渣堆焊，由于带极堆焊熔敷效率高、焊接缺陷少，已经成为压力容器内壁堆焊的主要方法。对于厚壁压力容器主焊缝的焊接，采用了窄间隙焊接技术，既减少了焊缝熔敷体积，节省了焊接材料，提高了焊接效率，又极大的改善了焊接接头性能。在厚壁容器的焊接中，一些厂商尝试应用更先进的双丝窄间隙埋弧焊，这种焊接方法可以根据需求提前设置参数，通过闭环控制，对焊接过程进行跟踪和监控，从而实现焊缝的自动焊接。

压力容器生产作业比较复杂，焊接设备在很大程度上决定生产效果，因此，加强设备挑选十分重要。自动焊设备直接决定了焊接质量，决定了自动化技术能否成功运用，并保证压力容器质量，解决生产过程中常见的问题。常用的设备有埋弧焊机和气体保护焊机，既能够保证焊接工作的精密性，改善焊接品质，同时保证焊接质量[1]。在压力容器生产中应用焊接自动化技术，其焊缝表面更加美观大方，同时安全性更有保证。

埋弧自动焊机、气体保护焊机和逆变焊机在压力容器焊接中应用非常常见，尤其是成套自动设备的应用，更是显著提升了锅炉和压力容器的生产质量。同时，在焊接技术应用过程中，通过技术改良，也可以显著提升焊接质量。例如，液压封头筒体对装设备、万向焊接转台、电渣焊拼板的液压卡架装置和小直径筒体纵缝环缝自动焊装置等，不仅显著提升了焊接自动化程度，同时更好的把控生产质量。多头埋弧自动焊机和多头MAG自动专用焊机就是焊接技术研发的成果之一，当前已经被广泛应用于锅炉设备的生产中，设备应用效果良好。

现代焊接机器人是焊接自动化发展的主要成果，具有效率高、质量稳定等优点，受到了广大压力容器制造厂商的喜爱。焊接机器人采用离线CAD仿真编程，用计算机进行控制，大多是柔性自动化工作站或焊接生产线。随着技术的持续发展，焊接机器人逐渐取代人工作业，是未来焊接技术和设备的发展的主要方向。

2 压力容器自动化焊接技术现状分析

2.1 应用软件进行自动化控制

软件主要是对焊接过程进行控制，以提升焊接效率，控制焊接流程，利用有效的措施对焊接部分进行保护。应用软件进行自动化控制主要是利用集成控制程序来完成生产控制任务，在生产作业中，技术人员远程控制计算机软件系统，就能实现理想的焊接效果，及时了解焊接作业情况，通过系统收集焊接作业数据，相对于普通焊接技术，具备更加先进的自动化作业水平，更能够保证焊接质量。在软件的选择和设计中，要科学、合理的应用现代化技术手段，仔细研究该系统是否可以进一步优化，结合实际情况进行针对性的设计，从而保证软件控制系统应用功能和运行稳定性，满足压力容器焊接自动化的安全要求。

2.2 应用人工智能系统进行自动化控制

人工控制系统的开发利用，真正做到了焊接的流水化作业，操作人员通过观察现场装置运行状态，就能够对焊接进行情况进行全方位的掌握，同时将更多先进技术应用在焊接自动化作业中，进一步满足压力容器制造的实际需求[2]。人工智能管理系统中对人工操作过程进行了仿真模拟，建立控制系统的管理方式，具备了灵活控制的特点，对作业过程中的控制变化进行智能化调整，实现多个部件一起焊接，极大的提升了作业效率，且遵循统一的焊接质量标准，更好的控制压力容器焊接质量。

2.3 应用专家系统进行自动化控制

专家系统在功能和稳定性上均有了较大程度的提高，但系统的设计也较为复杂。专家系统对压力容器的制造流程进行管理，对零件安装的部位进行自动定位，结合实际情况进行微调，从而保证作业效果。在控制中，传感器接受反馈信号，对现场情况进行分析，结合预先设置的参数，进行更加合理的控制，尤其是人工智能专家系统，具备信息整合和数据分析等能力，将所获取的信息结果进行分析后，对焊接作业的温度和加热时间进行控制，这种自动调节控制更能适应系统的实际运行要求。专家系统经过尝试和研究，尤其是随着计算机信息技术的发展，系统功能进一步完善，让压力容器焊接的自动化、智能化水平更高。

3 压力容器焊接自动化技术发展趋势

自动化焊接技术不仅保证效率和安全，同时对于环境保护也有着显著的促进作用。以气体保护焊接技术为例，焊接作业比较干净，没有产生太多的焊接垃圾。由于焊接保护气体经过严格筛选，排放的废气不会造成环境损害，同时可以有效控制焊接成本，因此，气体保护焊接技术将会被应用在更多的作业场景中，以提升工业生产的效果。各个制造企业结合自身实际情况，积极进行自动化系统升级，采用了更加高效清洁的自动控制技术。

此外，激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，具备自动化程度高、效率高、污染少等优点。但是，由于激光焊接设备价格一般比较个高，压力容器生产中应用相对较少。

焊接自动化技术在发展过程中，和计算机系统相互融合，实现不同系统之间的数据共享，显著提升自动化水平。在焊接自动化设计过程中，根据容器实际生产要求，采用有效的措施保证容器生产效率，这不仅仅对焊接技术有着较高的要求，同时对于容器生产制造参数有着较高的要求，通过数据共享，则可以显著解决潜在的质量问题。焊接自动化技术在应用过程中，要注重结合实际，从压力容器制造要求出发，合理的规划自动焊接流程，以保证焊接作业流程的安全性。

4 结束语

在压力容器生产中，采用自动化技术，可以显著提升焊接作业的质量和效率，通过应用软件系统、人工智能系统、专家系统进行自动化控制，显著提升自动化水平。在未来压力容器焊接自动化中选择清洁度更高的材料、应用自动化水平更高控制系统是发展的趋势，提高焊接作业的安全性，为工业制造的发展打下坚实的基础。

参考文献：

[1]李海亮.压力容器焊接自动化技术的现状与发展[J].中外企业家,2019(35):126.

[2]张淑艳.压力容器焊接自动化技术的现状与发展[J].化工管理,2016(12):221.