锅炉中压力容器焊接和自动化技术的应用探讨

特种设备管理 2017-07-31 09:54:35
    锅炉的产生和应用在我国已经有几千年的历史了,无论是居民的日常生活,还是工业生产都离不开锅炉这一基本设备。随着我国工业制造的发展,对锅炉性能的要求也越来越高,由于不同锅炉中的压力和容器的指标不同,传统的焊接技术便遇到了难题。因此,如何将现代高科技的自动化技术与焊接技术融合,将焊接自动化技术应用到锅炉的压力容器制造中,是本文探讨的重点。
    焊接自动化技术,“从概念上来讲,主要指的是利用计算机,预先设定好各种焊接的参数,以此来实现焊接工序的自动化”。引入计算机技术后,我们便可以利用计算机使焊接的各项参数更加准确化,从而进一步提升焊接的精度和效果,使锅炉的生产的各项性能更加优化。从另外一个方面来说,锅炉压力容器制造“主要指的是,锅炉和压力容器的全程,锅炉主要是利用燃料或者是其他的能源,将水加热,使其成为热水或者是蒸汽的设备,倘若能够承受一定的压力,便称之为压力容器”。这两种设备都具有一定的特殊性,在工业生产中的重要地位是不言而喻的。下文将重点介绍锅炉压力容器制造中焊接自动化技术应用中最重要的三种技术。
    一、膜式壁焊机
    膜式壁焊机,是焊接自动化技术的应用中最具有代表性的一种,也是膜式壁生产线中的核心设备。该设备主要有“气体保护焊”和“埋弧焊”两种技术,形成了以“哈尔滨锅炉厂”、“东方锅炉厂”为主导的气体保护焊接技术,以及以“上海锅炉厂”、“武汉锅炉厂”为主导的埋弧焊接技术两大系列模式,也有两者兼有的,如“北京巴威公司”。
    在此项技术应用的初始阶段,由于我国技术上的不成熟,此项技术的应用主要依赖于进口。但随着我国创新科技的进步,此次技术的应用已经取得巨大的突破。目前,据最新资料报道,“我国膜式壁气体保护焊机的焊枪数多达20头,膜式壁埋弧焊机的焊枪数为12头,其技术包括管屏移动、焊枪不动的机床式焊机,焊枪移动、管屏不动的用于拼排的龙门式焊机,以及简易的拼焊小车等多种形式”。
    我国的膜式壁焊机能够基本上满足生产的需求,同时,我们也发现,此项技术仍然有很大的进步空间。气体保护焊的稳定性和安全性较高,但应用的范围有限,目前主要集中于北方地区。埋弧焊相对而言,自动化技术的含量更高,使用效率也更高,但目前在实践的操作中还是依靠人力,劳动环境差,需要在自动化监控方面进一步改进技术,从而最大限度的解放人力,实现真正意义上的自动化。
    二、直管接长焊机
    随着自动化技术的提升和应用范围的逐渐扩大,不仅自动化技术本身带上了时代的特征,自动化技术应用的领域也具有了时代特征。锅炉压力容器承受的压力越来越大,之前的膜式壁焊机已经无法长久满足要求了,因此,直管接长焊机便应运而生。该焊机的优势是“拥有更高的自动化程度,能满足日常焊接中更多饿工作,即便是应对一些技术性较强的焊接,也能够成功应用,没有出现较多的问题”。
    直管接长焊机在我国中已经有很多成功应用的案例了,比如“武汉锅炉厂”与美国阿尔斯通展开的合作,引进了“管子预处理线”,该线包括“管子定长切断、管端数控倒角机、管端内外磨光机、管内清理机”等各种先进的装置和设备,并采用“PLC自动化控制技术”,从而实现自动化生产。
    在以上的设备中,管端数控倒角机是最重要、最关键的装置,此项设备最大的价值在于“能够在旋转及轴向进刀的过程中,根据管子的规格及要求编制相应的切削程序,快速、标准、优质的切割出各种坡口”。若将此项技术与“手动、成形刀倒坡口”相比,带来的突破不仅仅是其自动化程度高,而且,在坡口表面光洁度、尺寸的重复精度等方面都有重大的成就,对保证焊接质量起到了重要的作用,是管子端面倒角的理想设备。
    三、马鞍形焊机
    以上两种焊接自动化技术,都是根据已经提前设定好的锅炉压力容器参数的应用,可是在目前的实际生产中,我们需要根据生产的要求,灵活地设定锅炉压力容器的参数,仅凭上文中的两项应用技术,还是无发满足特定的要求。
更为重要的是,锅炉生产的工作人员告诉我们,“新开发的锅炉压力容器产品中,出现一些偏交、斜交以及两圆柱体直径接近的相贯接头,现有的机械式马鞍形焊机无法实现这种空间曲线运动,也解决不了由于环缝上下坡度大,使得熔池不可控,导致焊缝成形差、质量差的问题”。
    经过技术的创新,工作人員专门研制出一种能够应对较多形状特殊、功能特殊的马鞍形自动化焊接技术。下面,就让我们仔细看看马鞍形焊机面对上述问题的创新点在哪里。第一点是,该焊接技术,利用数控技术建立了数学模型,根据输入的参数,如“两管直径、偏交距、斜交角”,计算出物体运动的轨迹,使焊枪进行相应的空间曲线运动,从而来确保设备的形状以及功能的精确度。
    第二个创新点是,马鞍形焊机并不是一种固定化了焊接技术,它可以根据不同焊接接头的形状和焊接的坡度,灵活的选用不同模式的数控技术。比如说“四轴数控马鞍形焊机”,通过控制主管与焊枪同步运动,让焊接的部位始终都处于同一水平位置,从而确保焊接质量。
    马鞍形焊机,不仅解决两个直径相接近的焊接质量问题,在自动化技术的应用上更是质的突破,数学模型的建立,以及不同模式的数控技术,为我国今后焊接技术自动化进一步深入和广泛应用开辟了新的路径。
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