关于压力容器焊接自动化技术的探讨

摘要：

结合现今焊接自动化技术在压力容器制作过程中的发展与应用情况，分析该技术的软硬件因素，并且对将来该技术的发展作出分析和展望。

【关键词】压力容器 焊接自动化

压力容器是指广泛应用于关系到国计民生的重要产业的特殊设备。近些年来，因为压力容器质量不好或焊接水平不高导致的容器爆炸事故造成了很大的损失。因此，提高压力容器焊接自动化技术具有很重要的意义。

能够承受内外压力的设备就是压力容器，它具有多种结构。压力容器由不同的部件构成，把这些部件通过焊接就形成了压力容器。所以说，焊接过程是能够影响容器质量的核心过程。目前国内外石油产业已经广泛地运用了自动焊接技术，有埋弧自动焊接技术和气电立焊技术等。自动焊接技术始于上世纪70年代，美欧等工业发达国家发明了MIG焊和药芯焊丝自保护焊等方法。国内发展较晚，并在一段时间内只处于实验研究阶段，在近些年才得到广泛的发展和运用。新的形势下，效率更高、更加绿色的CO2气体保护焊等方式也被提了出来。

焊接是一个很重要的技术过程，外国学者总结出很多影响焊接过程的因素，主要有软硬件因素。硬件是指设备和自动焊接的方法，而软件则是指人工、电子、自动化技术以及相关的管理控制系统，以及在该领域形成的相关学科等。焊接与自动化技术相互影响、互相促进，推动焊接技术不断向前发展。

1.硬件因素

1.1自动焊接设备

焊接过程中，不同部分的组装需要不同的焊接方法，提高设备的自动识别程度和智能化是研究的重点内容。我国的焊接自动化技术发展虽然较晚，但势头很猛，增长速度很快。

带有波形控制的逆变式MIG焊机依托于MIG/MAG焊机技术发展而来。这作为目前技术最新进的焊机，凭借其良好的性能和多种适应环境的优点被国内外广泛接受。在我国也已发展到了第三代产品。同时，在我国发展时期从国外引进的全位置自动焊剂和自助研制的多头自动焊机等为我国的机械自动化和锅炉厂等产业做出了巨大的贡献。

目前，使用程序柔性焊接所制造的自动化机器人有着效率高、质量稳定等优点，将是以后的一个发展热点。综上所述，逆变焊机、气体保护焊、埋弧自动焊机等技术已经逐步应用于机械制造产业。一些技术的发展和工艺设备的改进也会对自动化程度的提高有着十分重要的意义。

1.2自动化焊接方法

组装焊接压力容器，根据使用材料的不同会导致多种的焊接方法。手工电弧焊是历史最悠久的一项传统焊接工艺，然而由于技术水平的局限、难以实现自动化等，效率得不到提高，手工电弧焊的应用率逐渐减少。

气体保护焊是考虑到空间利用、环境保护等因素提出一种新型焊接方法，它延续了电弧焊的优点，除此以外还具有方便实现机械化和自动化的功能。基于CO2的气体保护焊是目前应用面最广的一种方式。除此以外，我们国家还引用了现金的TIG焊接技术，主要适用于运输球罐等对密封性风和抗压能力要求高的设备中。

还有一种传统方式是埋弧自动焊，然而国内的埋弧电焊因电路简单等缺点性能没有太大的优势。除此以外，还有应用于厚壁压力容器的堆焊技术和能解决厚板焊接的窄间隙焊接技术，各有各的优点。激光焊技术因激光的发现而兴起，由于其高密度和普适应在厚壁焊接方面有一定的发展前景。不过目前由于设备体积大、成本高等原因还没有得到广泛应用。

我们国家的自动化焊接水平与焊接市场的发展虽然不及西方发达国家，但仍保持着较高速的增长态势。

2.软件因素

2.1焊接控制技术

由于智能化和自动化研究水平的加深，发展的计算机科学技术已逐渐应用到了焊接技术中。事实证明，带有可编程程序控制和微处理机的压力容器在数据监控和参数调节等方面是可行的。控制智能化、生产柔韧化和集成化是衡量现代焊接自动化水平的重要出发点。

焊接自动化控制中最重要的一点是对焊接缝隙的实时追踪，他对容器质量具有很重要的意义。主要要接触式和非接触式两种。接触式分为利用探头和利用模式追踪两种，前者结构容易实现，操作简单，抗干扰性很强。但是不能适用于一些复杂的环境中，使用模式追踪就很好地解决了这个问题。非接触式就是使用某些工具直接从探头中提取相关的参数进行分析，这样不需要结构化的东西，比较方便和灵活，按照不同的使用介质可分为光电式、声波式等等。这些手段能够有效地提高压力容器焊接技术的自动化和智能化。

2.2人工智能技术

伴随着技术的发展，把人工智能技术引入焊接过程成为一种趋势。在焊接过程中采用模糊控制系统以实现自动化、使用神经网络系统跟踪以实现焊接精度的提高都是应用的典型例子，人工只能会给压力容器焊接技术带来质的飞跃。

说到人工智能，不能不提的便是在焊接生产柔性化过程中发挥重要作用的焊接机器人专家系统。这项始于20世纪80年代，由美欧国家提出的系统在焊接技术智能化提高、商业产品生产线式发展中发挥了重要的作用，已经越来越被认可。中国通过近几年的研究在这一领域也取得了可喜的成果，开发了QHWES系统等。

3.展望

我国的压力容器焊接技术水平虽然经历高速迅猛的发展，但是由于起点晚，与先进国家在技术水平上还存在着差距。为了最大限度地完善压力容器质量水平，还需要在以下方面进行提高：

3.1硬件。我国目前设备老化，应用度不高，采用先进技术有效地改造老设备、提高效率和精度应成为短时间内的发展重点。

3.2软件。提高焊接劳动者的生产率和生产条件已成为迫在眉睫的事情。采用和发展人工智能、CCD视觉焊缝跟踪系统等手段能够有效地刺激自动化与生产力的发展。结合多学科、多层次、宽领域的发展模式，可使我国的焊接水平达到一个新的水平。

参考文献：

[1] 董承武.《锅炉压力容器焊接工艺评定和焊工技能评定》.电焊机，1999.

[2] 国质检特设函.《关于2003年特种设备事故的情况通报》.中国锅炉压力容器安全.2004.