探析锅炉、压力容器和管道焊接技术的新

点赞:11474 浏览:45830 近期更新时间:2024-02-11 作者:网友分享原创网站原创

【摘 要】随着锅炉、压力容器和管道工作参数的大幅度提高及应用领域的不断扩展,对焊接技术提出了愈来愈高的要求.所选用的焊接方法、焊接工艺、焊接材料和焊接设备首先应保证焊接接头的高质量,同时必须满足高效、低耗、低污染的要求.

【关 键 词】锅炉;压力容器;管道焊接技术;新发展

1.锅炉压力容器和管道焊接技术的概述

鉴于锅炉、压力容器和管道涉及到许多重要的工业部门,其中包括火力、水力、风力,核能发电设备,石油化工装置,煤液化装置、输油、输气管线,饮料、乳品加工设备,制药机械,饮用水处理设备和液化气储藏和运输设备等,焊接技术的内容是相当广泛的.目前国内外锅炉、压力容器和管道的焊接技术取得了引人注目的新发展.随着锅炉、压力容器和管道工作参数的大幅度提高及应用领域的不断扩展,对焊接技术提出了愈来愈高的要求.所选用的焊接方法、焊接工艺、焊接材料和焊接设备首先应保证焊接接头的高质量,同时必须满足高效、低耗、低污染的要求.因此,在这一领域内,焊接工作者始终面临复杂而艰巨的技术难题,要求不断寻求最佳的解决方案.通过不懈的努力已在许多关键技术上取得重大突破,并在实际生产中得到成功的应用,取得了可观的经济效益,使锅炉、压力容器和管道的焊接技术达到了新的发展水平.

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2.锅炉、压力容器和管道焊接方法的新发展

锅炉、压力容器和管道均为全焊结构,焊接工作量相当大,质量要求十分高.焊接工作者总是在不断探索优质、高效、经济的焊接方法,并取得了引人注目的进步.以下重点介绍在国内外锅炉、压力容器与管道制造业中已得到成功应用的先进高效焊接方法.

2.1锅炉膜式水冷壁管屏双面脉冲MAG自动焊接生产线

上世纪80年代后期,日本三菱重工率先开发膜式水冷壁管屏双面脉冲MAG自动焊新焊接方法及焊接设备,并成功地应用于焊接生产.其特点是多个MAG焊焊头从管屏的正反两面同时进行焊接.焊接过程中,正反两面焊缝的焊接变形相互抵消.管屏焊接后基本上无挠曲变形.这是一项重大的技术突破.经济效益显著.我国如今已有十多条MPM焊接生产线正常投运.管屏MPM焊接的主要技术关键是必须保证正反两面的焊缝质量,包括焊缝熔深,成形和外形尺寸基本相同.这就要求在仰焊位置的焊接采用特殊的焊接工艺―脉冲电弧MAG焊.焊接电源和送丝系统应在管屏全长的焊接过程中产生稳定的脉冲喷射过渡.因此必须配用高性能和高质量的脉冲焊接电源和恒速送丝机.这些焊接设备的性能和质量愈高,管屏反面焊缝的质量愈稳定,合格率愈高.为进一步改进膜式壁管屏MPM焊机的性能,最近国产的管屏MPM焊机配用了第三代微要控制逆变脉冲焊接电源和测速反馈的恒速送丝机,明显提高了反面焊缝的合格率.

2.2锅炉受热面管对接高效焊接法

热丝TIG焊的原理是将填充丝在送入焊接熔池之前由独立的恒压交流电源供电.电阻加热至650~800℃高温,这就大大加速了焊丝的熔化速度,其熔敷率接近于相同直径的MTG焊熔敷率.热丝TIG焊不失为小直径壁厚管对接焊优先选择的一种焊接方法.改用当代最先进的全数字控制逆变脉冲焊接电源或波形控制脉冲焊接电源,则可容易地按焊接工艺要求,对焊接电弧的功率作精确的控制,确保接头的焊接质量.对现有的管子对接自动焊MIG焊机组织二次开发,将原有的晶闸管焊接电源更换成全数字控制逆变脉冲焊接电源,并采用PLC和人机界面改造控制系统,充分发挥MIG焊的高效优势.

2.3厚壁容器纵环缝的窄间隙埋弧焊

厚壁容器对接缝的窄间隙埋弧焊是一种优质、高效、低耗的焊接方法.自1985年哈锅从瑞典ESAB公司引进第一台窄间隙埋弧焊系统以来,窄间隙埋弧焊已在我国各大锅炉、化工机械和重型机械等制造厂推广使用,近20年的实际生产经验表明,窄间隙埋弧焊确实是厚壁容器对接焊的最佳选择.

最近,美国林肯(Lincoln)公司向中国市场推出交流波形参数可任意控制的AC/DC1000型埋弧焊电源.采用这种新一代的计算机控制埋弧焊电源,可使串列电弧双丝埋弧焊的工艺参数达到最佳的组合.不但可以获得窄间隙埋弧焊所要求的焊道形成,而且还可进一步提高交流电弧焊丝的熔敷率.可以预期,波形控制AC/DC埋弧焊电源的问世必将对串列电弧双丝窄间隙埋弧焊的推广应用作出积级的贡献.

2.4大直径厚壁管生产中的高效焊接法

随着输送管线工作参数不断提升,大直径厚壁管的需求量急剧增加,制造这类管材量经济的方法是将钢板压制成形,并以1条或2条纵缝组焊而成.由于厚壁管焊接工作量相当大,为提高钢管的产量,通常采用3丝,4丝或5丝串列电弧高速埋弧焊.5丝埋弧焊焊接16mm厚壁管外纵缝的最高焊接速度可达156m/h,焊接38mm厚壁管外纵缝的最高焊接速度可达100mm/h.

3.锅炉、压力容器和管道焊接自动化的新发展

焊接机械化是指焊接机头的运动和焊丝的给送由机械完成,焊接过程中焊头相对于接缝中心位置和焊丝离焊缝表面的距离仍须由焊接操作工监视和手工调整.焊接自动化是指焊接过程自启动至结束全部由焊机的执行自动完成.无需操作工作任何调整,即焊接过程中焊头的位置的修正和各焊接参数的调整是通过焊机的自适应控制系统实现的.而自适应控制系统通常由高灵敏传感器,人工智能软件、信息处理器和快速反应的精密执行机构等组成.为加速本行业焊接生产现代化的进程,增强企业的核心竞争力,应尽快提高焊接自动化的程度.

3.1厚壁压力容器对接接头的全自动焊接装备

德国Babcock-Borsig公司与瑞典ESAB公司合作于1997年开发了一台大型龙门式全自动自适应控制埋弧装备.专用于、厚壁容器筒体纵缝和环缝的焊接.该装备配置了串列电弧双丝埋弧焊焊头,由计算机软件控制的ABW系统和激光图像传感器.

在焊接过程中激光图像传感器连续测定接头的外形尺寸,测量数据通过计算机由智能软件快速处理,并确定所要求的焊接参数和焊头位置.系统软件可调整每一填充焊道的4个焊接参数:焊接速度,焊接电流,焊道的排列和各填充层和盖面层的焊道数.因此,该系统可使实时焊接参数自动适应接头整个长度上横截面和几何尺寸的偏差.该装备不仅大大提高厚壁容器的焊接生产率,而且确保形成无缺陷的厚壁焊缝,同时显著降低了焊工劳动强度,改善了工作环境.

3.2厚壁管件全自动多站焊接装置

火力和核电站的主蒸汽管道,其壁厚已超过100mm,焊接工作量相当大,迫切需要实现焊接生产的全自动化,以提高生产率.每个焊接工作站由焊接操作机,翻转机构,滚轮架,夹紧装置和焊接机头及焊接电源等组成.所有的焊接工作站由控制器集成控制.适用的管径范围为139~558mm,壁厚18~100mm.管件长度大于1800mm.可全自动焊接直管对接,直管与弯管接头,直管与法兰以及直管与端盖对接接头.焊接方法采用窄坡口热丝TIG焊.

在该自适应控制系统中,采用黑白摄像机检测坡口边缘的位置.采用彩色摄像机监控电弧和填充丝的位置.通过检则焊丝加热电流控制填充丝的垂直方向的位置.这种控制方法是利用黑白摄像机的图像,经过计算机图像处理,确定内外边缘的照度差.当焊接条件变化时,系统将自动调整摄相机快门的时间.以达到给定的照度,使焊始终保持在焊接开始时调整好的位置.壁厚管件全自动多站焊接装置基本上实现了焊接作业无人操作.只需要一名操作人员在主控制室内设置管件的原始条件并在焊接过程中进行监控.

3.3大直径管对接全位置自TIG焊机

大直径管对接的全位置TIG焊是一项难度很大的焊接作业,为了克服对焊工技能的依赖性,消除人为因素对产品焊接质量的不利影响,产生了开发模拟高级熟练焊工的智能和操作要领的全自动焊管机的想法.

上述大直径管全自动全位置焊管机已在电站锅炉安装工程中得到实际的应用,取得了令人满意的效果.