焊接自动化技术论文

摘要：锅炉压力器为我国的工业生产的基础产业之一，对外我国工业水平的提升有着重要意义，而锅炉压力器焊接自动化技术对于锅炉产业前提与基础。为此本文重点探讨了锅炉压力容器焊接自动化技术的应用，主要讨论了马鞍形焊接机与窄间隙埋弧焊接机的应用。并指出了其应用的主要范围与类型。下面小编整理了一些《焊接自动化技术论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

焊接自动化技术论文 篇1：

压力容器焊接自动化技术的现状与发展

摘 要：压力容器焊接自动化技术涉及到了诸多领域，想要进一步的提高需要多门学科的密切合作综合利用。压力容器的制造材料在不断更新，焊接技术的自动化也需要随之进步，要充分的利用计算机技术、电子技术、自动控制技术以及信息技术实现焊接过程的高度自动化。对现有的焊接设备智能改造，提高技术人员素质，引进研发先进焊接技术，让压力容器焊接自动化技术迈入更高的层次。

关键词：压力容器；焊接自动化；前景展望

引言：

随着科学技术的日益发展，压力容器的焊接越来越趋向于自动化。我国的压力容器焊接自动化技术经过多年发展，取得了一定成就，并仍在不断进步。本文对当前我国的压力容器焊接自动化技术做出了概述，并对未来的发展提出了一些规划和展望，希望可以对此方面的研究提供一些参考。

一、压力容器以及焊接自动化技术的简介

（一）压力容器

压力容器一般泛指在工业生产中用于完成反应、传质、传热、分离和储存等生产工艺过程，并能承受压力载荷（内力、外力）的密闭容器，主要有圆柱形，也有球形或其他形状。随着化工和石油化工等工业的发展，压力容器的工作温度范围越来越宽，容量不断增大，有些还要求耐介质腐蚀。为了保证压力容器在使用过程中的安全性，根据压力容器的不同分类做出了等级划分，对于危险程度较大的压力容器提出了特殊要求。

压力容器在制造过程中要经历很多工序，其中焊接是非常重要的工序之一。对于不同的焊接工艺有不同的焊接方法，要根据材质、牌号、化学成分等具体情况来确定，之后再根据焊接方法制定相应的工艺参数。由于压力容器造成事故后危害十分严重，所以要有严格的安装检验要求，在制造、修理、安装和改造时，需要加强焊接管理，提高焊接质量并按规范要求进行热处理和探伤，同时加强材料管理，避免采用有缺陷的材料或用错钢材、焊接材料。

（二）焊接自动化技术

焊接是通过加热、加压，或两者并用，使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接技术的自动化程度已经成为了衡量现代国家科学技术和工业发展水平的重要标志之一。焊接自动化是采用具有自动控制，能自动调节、检测、加工的机器设备、仪表，按照规定的程序或指令自动进行作业的技术措施。其目的在于增加产量、提高质量、降低成本和劳动强度、保障生产安全等。应用于现代的自动化技术主要是依靠计算机控制技术来实现的。焊接自动化技术是焊接结构生产技术未来发展的一个重要方向。现代焊接自动化技术将在高性能的微机波控焊接电源基础上发展智能化焊接设备，在现有的基础上发展柔性焊接工作站和焊接生产线，最终实现焊接计算机集成制造系统。焊接自动化系统主要分为电弧焊自动化系统、电阻点焊自动化系统、微型计算机控制的焊接自动化系统和焊接机器人。

二、压力容器焊接自动化技术的现状

压力容器焊接自动化技术主要受到硬件因素和软件因素两方面的影响。硬件因素是指压力容器自动焊接的相关设备；软件因素除了技术人员的素质外还包括将计算机技术、电子技术、自动控制技术以及信息技术等和压力容器焊接领域有机结合而形成的焊接技术、人工智能技术及专家系统等。

（一）当前压力容器焊接自动化的设备

（1）现代焊接机器人

现代焊接机器人具有效率高、质量稳定等优点，在压力容器焊接领域受到高度重视。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。随着科技的进步，焊接机器人在我国逐步的广泛应用，成为了未来焊接设备的发展方向。

（2）逆变焊机

逆变焊机是目前国内外公认的最先进的焊机，是一种具有优良的焊接性能和电气性能的新技术和新工艺机具，可对压力容器的多位置使用不同的焊接方法进行焊接。逆变焊机在国外的应用程度较高，美国、日本已达到接近三分之一的程度。我国经过对逆变焊机的研究，目前已形成了三代产品，逆变频率最高在20～30kHz之间。由于逆变焊机的独特优势，发展前景十分良好。

（3）全位置自动焊机

我国曾经从瑞典等国家引进过全位置自动焊机，在国内一些锅炉厂进行使用。经过近年来的研究发展，我国自行研制出了多头埋弧自动焊机和多头MAG自动专用焊机，国内的许多锅炉厂已经使用上了国产的专用成套焊接设备。

（二）当前压力容器焊接自动化的技术

（1）焊接方法

对不同材质和不同厚度的压力容器进行焊接需要用到不同的焊接方法，常用的方法主要有气体保护焊、埋弧焊、堆焊和窄间隙焊：

气体保护焊电弧在保护气流的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小，操作方便，有利于焊接过程的机械化和自动化；埋弧焊有焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法；堆焊技术有效的发挥了对焊层的作用，是一种优质、高效、低稀释率的堆焊技术；窄间隙焊接技术已成为现代工业生产中厚板结构焊接的首选技术，其巨大的技术和经济优势决定了它是今后厚板焊接技术发展的主要方向之一。

（2）焊接控制

焊接自动控制技术在国际范围内发展迅速，成为了现代焊接自动化的主要标志之一。已出现的一些现代高精度的自动控制系统，如最优控制系统、自适应控制系统及自学习控制系统等，在工业生产中得到了一定程度的应用。其中焊缝跟踪是焊接自动化控制系统的一个重要组成部分，对实现压力容器生产过程的焊接自动化意义深远。

三、压力容器焊接自动化技术的未来发展

我国压力容器焊自动化接技术正在逐步的广泛使用，总体技术水平相比于国际最高水平仍有一定的差距，在此方面的研究还有待深化。对压力容器焊接自动化技术未来的发展依然分为硬件和软件两方面来进行分析。

（一）软件

将人工智能技术引入到焊接设备形成了焊接设备的智能控制系统，这一领域具有代表性的焊接过程是模糊控制系统、神径网络控制系统和焊接专家系统。未来的具有智能性的模糊控制和神经网络等手段可以渗透到焊缝跟踪控制中，以增强非线性系统控制的准确性。焊接工程中专家系统的建立成为了智能化焊接设备的研究基础。以焊接机器人为核心的柔性智能焊接自动化技术在将来也会得到广泛应用，焊接专家系统的普及已是国内外公认的发展方向。

（二）硬件

大多数焊接过程都需要一种特定静态和动态性能的电源。未来的新型电源应具备高频化、智能化和网络化的特点，供能稳定，绿色环保。研制可用于自动化焊接过程新型电源是目前焊接设备的未来发展方向之一。

激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。由于激光焊接设备价格昂贵，在压力容器方面应用很少。但激光焊接自动化程度高，功率大，应用范围广以及无污染的等优点仍然不可忽略，有待于进一步研究。

此外，对传统的焊接工艺设备进行智能改造，提高机械化和自动化水平，要加大焊接材料的研究力度，也亟需引进先进的科学技术，尽快与国际一流水平接轨。

总结：

压力容器在石油化工、能源工业、科研和军工领域等各个方面都有着重要的作用。压力容器的内部或者外部要承受来自气体或者液體的压力，需要较高的密封性来保证其使用安全，这样就对压力容器的焊接技术提出了高水平的需求。压力容器焊接自动化技术不仅可以提高焊接质量、减少事故发生，还可以提高人员利用率、改善劳动条件，在压力容器焊接工作中的应用有着十分重要的意义。

参考文献：

[1]黄石生，王秀媛，高向东.埋弧焊焊缝跟踪控制系统及发展状况[J].焊接，2010，（1）：8-11.

[2]伍小龙，徐卫东.厚壁容器的双丝窄间隙埋弧焊[J].压力容器，2013，20（3）：27-31.

作者：路朋超

焊接自动化技术论文 篇2：

锅炉压力容器焊接自动化技术应用分析

摘要：锅炉压力器为我国的工业生产的基础产业之一，对外我国工业水平的提升有着重要意义，而锅炉压力器焊接自动化技术对于锅炉产业前提与基础。为此本文重点探讨了锅炉压力容器焊接自动化技术的应用，主要讨论了马鞍形焊接机与窄间隙埋弧焊接机的应用。并指出了其应用的主要范围与类型。

关键词：锅炉压力容器；焊接；自动化技术；应用

0 前言

锅炉压力器是我国的一项重要的基础工业生产之一，是体现现代化工业水平的一个重要标准。为了与能源快速发展相互适应，有效解决锅炉运行过程中，由于锅炉容量过高、参数过大等导致的系列焊接质量与生产能力等方面的问题。上个世纪的80年代，我国的锅炉制造业的飞速发展，为国外先进技术的引进奠定了基础。为此国内外的一些锅炉先导企业开始相互合作，在相互的交流过程中，不断吸收国外的先进技术的同时，通过有效模仿，使得国内的锅炉制造业逐步脱胎换骨，最终走向了自主研发、自主创新的新阶段。

目前，我国锅炉制造业的焊接水平，与国际的先进焊接工艺已经逐步接近，有些企业的焊接水平甚至于达到了国际标准。事实证明，先进的技术水平与技术转杯是提升企业实例的最有效措施，科技的力量是发展经济的重要推动力。目前我国锅炉压力容器焊接自动化技术主要有以下几种。

1 马鞍形焊接机

在锅炉与压力容器之中，有很多的焊接接头有两端的柱体相贯而成，如锅炉集箱中的短管接管，通过不同的短管贯接而成，其集箱短管的规格不一，使得其相贯的方式也有所不同。如今，我国的第一大马鞍形焊接机是通过两根直径比相差三倍的短管接头焊接而成。马鞍形焊接机有着非常高的焊接效率，并且焊接质量有所保障，因此在实际生产过程中，有着广泛的应用，并取得了非常显著的社会经济效益。

锅炉压力器的发展，出现了一些偏交或者是斜交的马鞍形焊接机，这类焊接机对于锅炉内的空间扭转运动难以适应，常常会导致由于环缝上下的坡度过大，导致溶池出现失控现象。为了有效的解决这一问题，根本途径在于实现马鞍形焊接机的数控，使得其焊接质量与焊接精度有着明显的提升。数控的方式如下。通过建立相关的数学模型，通过相关参数的输入，有效计算出空间扭转运动的运动轨迹，使得焊枪能够适应于这一曲线运动模式。此外，随着焊枪与主管之间运动的相互同步，使得焊接部位与焊枪之间处于同一水平位置，如此有利于焊接，确保焊接质量。

此外，依据不同的焊接要求，可以选用不同形式的数控马鞍形焊接机。

第一，四轴数控形马鞍焊接机，这种焊接机通过控制焊枪的升降、水平运动依据回转等，通过数学模型以及相应参数的设定，实现其焊枪的自动控制，有效保证焊接精度。焊接过程中，通过参数的修订，可以实现焊枪位置的及时修正，并对其焊枪的竖直位置与水平位置及时进行调整，这类焊接机主要应用于一些焊接坡度小，焊接接头的正交、偏交的角度较小的情况。

第二，五轴数控马鞍形焊接系统，该系统有一个四轴数控马鞍形焊接机和一台一轴能实现同步控制的动力头，通过这一台一轴型的动力头来对焊枪进行及时调整与修正，使得焊接的部位始终处于有利的焊接位置。并且在这一台一轴动力头的作用下，焊接机有着更加精准的控制系统，因此五轴数控马鞍形焊接系统可以应用于正交、偏交的角度较大的情况。

2 窄间隙埋弧焊接机

窄间隙埋弧焊接机主要应用于厚板的焊接，这种焊接技术有着非常优质的焊接质量，因此在我国有着多年的应用。窄间隙埋弧焊接机的主要构成为激光跟踪体系、窄间隙焊枪以及相应的控制系统。

2.1 激光跟踪

窄间隙焊接工艺中，其焊接跟踪是一项非常关键的技术，为了确定焊接部位的准确位置，必须对焊接部位进行过程的跟踪。目前，国内的窄间隙埋弧焊接机都是使用机械式位移传感器进行控制，对焊缝的坡口两侧与焊缝进行全程监测与跟踪，由于整个跟踪系统有着非常大的体积，因此在运行时，不宜时间过程，应定期对其进行冷却，如此可以有效延长其使用寿命。

激光的跟踪技术主要通过激光摄像头来反馈锅炉内部的运动情况，结合图像的判别方式，如此实现焊缝的全程跟踪，激光跟踪技术在焊接的自动化技术中有着广泛的应用。然而由于激光头性能的诸多限制，导致激光技术在窄间隙深坡口的跟踪中，难以实现其运用。

激光技术在窄间隙焊接的跟踪时，应具备以下的几个特点。首先，激光头应远离工件，避免激光头受热量的影响，导致激光头出现变形；其次进行激光跟踪时，跟踪的部位不是焊接中心，而是跟踪焊枪的运动。

2.2 窄间隙焊枪

窄间隙焊枪的主要特征为摆动性质以及可靠导电功能。焊枪的摆动功能是为了保证焊缝侧壁实现良好融合，即保证焊枪在窄间隙内实现一定角度的摆动。目前窄间隙焊枪的摆动主要有两种方式，分别为回旋式摆动和平板式摆动。

可靠导电功能主要是为了使得焊枪在被激光跟踪过程中，具备自动补偿的能力。然而随着焊枪摆动时，弹簧在压紧状态下失去了其弹性，使得其导电性恶化，可靠导电性会使得焊枪具备了相应的自动补偿功能，使得其电嘴的磨损得以补偿，如此可知，保持窄间隙焊枪的良好导电，是实现焊接质量的一种 重要措施。

2.3 控制系统

窄间隙埋弧焊接机的控制系统通过触摸屏与PLC组成，结合AC交流伺服机控制系统构成，通过触摸屏实现人为操作的方便与快捷，并通过触摸屏可以设定系统的规范参数，监视其工作状态。此外控制系统还可以对焊枪的位置进行微调，使得焊枪在控制系统作用下，有着更大的精准度。

窄间隙埋弧焊接机的控制系统主要有三种控制模式，分别为全自动、半自动以及手动工作模式，这三种模式中，自动程度的不同，其相应的参数设置有所不同，且随着手动控制程度的逐步提升，其控制的精度也随之增加。因此进行窄间隙埋弧焊接时，应根据其控制精度，选择合理的工作模式。

3 结束语

随着我国锅炉技术的逐渐发展，自主创新能力在不断的发展中逐渐加强，我国的锅炉以及压力容器汗液的焊接自动化以及焊接工艺提高明显，对我国的锅炉工业发展提供了一个良好的基础。然而我国锅炉行业的发展与国外的先进水平依然存在着一定的差距，为此我们依然需要加强同国外先进水平与先进技术的交流与合作，共同促进我国锅炉压力容器焊接自动化水平的提升。

参考文献

[1]邹刚.探析锅炉压力容器和管道焊接技术的新发展[J].压力容器，2012（4）：34-35.

[2]全辰生.锅炉压力容器和管道焊接技术的新发展[J].电气工程师，2012（2）：55-57.

[3]魏国庆.锅炉及压力容器焊接技术的新发展[J].焊接学报，2011（12）：23-24.

作者：杨建国

焊接自动化技术论文 篇3：

锅炉压力容器焊接自动化技术

摘 要：锅炉压力容器广泛用于工业生产，锅炉压力容器的焊接工艺和质量非常重要，会对锅炉压力容器的使用以及安全可靠运行产生直接的影响，文章分析了锅炉压力容器焊接自动化技术。

关键词：锅炉压力容器；焊接；自动化

一、焊接自动化及锅炉压力容器制造

（一）锅炉压力容器

锅炉压力容器是锅炉和压力容器的全程，这两种设备都是特种设备，在工业生产当中占有很大的位置。锅炉是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备，工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。在这两种设备当中，对于焊接工艺都具有比较高的要求，比如说焊接的密封性、焊接牢固程度等等，此外焊接工艺还会影响到锅炉的使用安全，高质量的焊接能够提高锅炉压力容器的安全性。

（二）焊接自动化

焊接自动化主要是指利用计算机技术预先设定好各种焊接的参数，实现焊接工序自动化。其目的就是为了保证焊接质量、减轻劳动强度、改善劳动条件。现在的焊接自动化技术大多采用的是开环控制系统，利用各种自动焊接机是焊接工序自动进行。但是现在的一些比较先进、复杂的焊接自动化系统多采用闭环控制，借助自动化装置、自动生产线或多用焊接机使焊接工序以及与之配套的前后工序，如零件成形、坡口制备、组件装配、定位夹紧、焊后清理、工件装卸和搬运工作等部分地或全部地自动进行。常见的焊接自动化系统主要有电弧焊自动化系统、电阻点焊自动化系统、微型计算机控制焊接自动化系统和焊接机器人，其中前两种应用的比较广泛，后两种由于造价比较高，一般的企业难以承受，因此其应用的范围受到一定的限制。

二、生产过程中应用频率较高的焊接自动化技术

（一）窄间隙埋弧焊机

用于焊接厚板的高效优质窄间隙埋弧焊机已在我国应用多年，机械式的焊缝跟踪及导电嘴的导电性有待进一步改进。

1.激光跟踪。激光跟踪是一种高新技术，采用激光摄像头，通过图像判别，实现对焊缝的跟踪，己成功地应用于多种焊接自动化的场合。但由于受激光头性能的限制，激光头距工件表面距离限制在200mm以内，跟踪深度一般也只有100mm左右。因此至今还没有一种激光跟踪系统能用于窄间隙深坡口的跟踪。

2.窄间隙焊枪。窄间隙焊枪要具备摆动和可靠导电两种基本功能。

3.控制系统。采用由PLC、触摸屏，AC交流伺服组成的控制系统，通过触摸屏进行人机对话，能很方便、直观地设定监视工作模式及各轴运动状态规范参数，控制系统具有如下功能：自动、半自动及手动三种工作模式；焊枪自动找中及到位；自动排焊道及焊枪自提升；焊接过程中规范参数及焊枪位置实时微调；诸如焊枪摆角、至侧壁的距离、焊接电流、电压、焊接速度等参数均可实行点动微调。

（二）马鞍形焊机

随着锅炉及压力容器新产品的开发，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。其根本的途径是采取数控的方法，解决以上两个问题：（1）建立数学模型，根据输入的参数，如两管直径、偏交距、斜交角，计算出运动轨迹，使焊枪作相应的空间曲线运动。（2）通过主管与焊枪的同步运动，实现焊接部位始终处于水平位置，有利于焊接，确保焊接质量，是解决两直径相接近的相贯接头焊接质量问题的最好的办法。

通过应用数控技术，马鞍形焊机的自动化程度获得了明显提高，同时也推动了各种不同形式马鞍形焊机的生产，如能够行摆角、回转运动并能够急性相应参数建立且可对焊头运动轨迹进行灵活控制的四轴数控马鞍形焊机。

（三）直管接长焊机

随着自动化程度的提高以及确保焊接质量，对管子的预处理有了新的要求，整线由PLC控制，实现自动化生产。其中，管端数控倒角机是关键设备，能在旋转及轴向进刀的过程中，径向自动进刀，可根据要求，编制相应的切削程序，快速、优质地倒出各种形状的坡口，与手动、成形刀倒坡口相比，其自动化程度高。坡口表面光洁度高，尺寸的重复精度好，对稳定焊接质量起到重要作用，是管子端面倒角的理想设备。

（四）膜式壁焊机

膜式壁焊机是膜式壁生产线中的核心设备，20多年来已形成气体保护焊接及埋弧焊接两大膜式壁焊机系列，形成以哈尔滨锅炉厂、东方锅炉厂为主导的采用气体保护焊接工艺，以及以上海锅炉厂、武汉锅炉厂为主导的采用埋弧焊接工艺的两大模式，也有两者兼有的，如北京巴威公司。为了提高设备的生产能力，目前我国膜式壁气体保护焊机的焊枪数最多达20头，国外最大达44头；膜式壁埋弧焊机的焊枪数为12头。其结构形式包括管屏移动、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形式。目前，我国膜式壁生产能力已基本上满足需求，但与国外相比，在自动化管理方面还存在一定的差距，基本上依靠人工操作，占用较多的人力，劳动条件较差。应从自动化监控、物流等方面进一步开发，进一步提升膜式壁生产的自动化程度。我国膜式壁焊机同样具有一定的缺陷，由于自动化程度不高，需要通过人工进行大量操作，会对焊接质量造成一定的影响，自动化水平仍待进一步完善和发展。

（五）集箱短管接头自动埋弧焊机

集箱短管接头焊机，包括内孔TIG封底焊机及短管接头角焊缝自动埋弧焊机。该设备由悬挂式焊接接头、埋弧焊机、气动式平衡吊及可移动小车组成，悬挂机构上带有一个随动机构，即使焊接过程中集箱变形，也能很方便的把机头的芯轴插入接管内准确定心。在待焊的集箱工位上，按一定的间距，可摆放若干台接头同时进行焊接，从而，可缩短焊接周期。

参考文献

[1] 李滨.浅析水电设备焊接自动化的研究与应用[J].金属加工，2011（22）.

作者：陈玉珉 吴贤丞