随着时代的发展，览众科技压力容器产品涉及航天、电力、化工、医药等诸多行业，其质量是否合格、是否安全可靠运行直接影响着我国工业的发展与人民的生活水平，压力容器广泛应用于电力、石油化工、制药、煤炭等行业。提高其焊接质量和机械自动化水平对压力容器乃至整个焊接行业都具有十分重要的意义。焊接领域影响着自动化技术、材料科学、环境、无损检测、机械与腐蚀等多门学科。而焊接自动化技术是焊接领域的一个重要分支，对实现焊接自动控制具有重要意义。

压力容器自动焊接

　　压力容器的自动化焊接技术

　　一、机械设计技术

　　机械技术就是关于焊接机械的机构以及利用这些机构传递运动的技术。在焊接自动化中，焊接机械装置主要由焊接操作机、焊接滚轮架、焊接变位机、焊接工装夹具、工件输送装置、自动焊机构以及特种焊枪等组成。焊接机械技术就是根据焊接工件结构特点、焊接工艺过程的要求应用经典的机械理论与工艺，借助于计算机辅助技术，设计并制造出先进、合理的焊接装置，实现自动焊接过程中的机构运动。

　　1、焊接操作机

　　一种将机头或焊枪送到并保持在待焊位置，或以设定的焊接速度沿规定的轨迹移动焊枪的装置。它通常与滚轮架或者变位机等组合，可对工件的内外环缝、角焊缝、内外纵缝进行自动焊接的专用设备。

　　根据用户的需求可配套各种类型的焊机，同时增加跟踪、摆动、监控、焊剂回收输送等辅助功能，还可以加装载人座椅、内伸缩臂和维护走台等。

　　2、焊接滚轮架

　　焊接滚轮架借助焊件与主动滚轮间的摩擦力来带动圆筒形(或圆锥形)焊件旋转的一种焊接辅助设备，常用于圆筒类工件内外环缝和内外纵缝的焊接，主要由底座、主动滚轮、从动滚轮、支架、传动装置、动力装置驱动等组成。

　　传动装置驱动主动滚轮，利用主动滚轮与圆筒类工件之间的摩擦力带动工件旋转实现变位，可实现工件的内外环缝和内外纵缝的水平位置焊接，配套自动焊接设备可实现自动焊接，能大大提高焊缝质量，减轻劳动强度，提高工作效率。焊接滚轮架还可配合手工焊或作为检测、装配圆筒体工件的设备。

　　3、焊接变位机

　　焊接变位机是将工件回转、倾斜，使工件上的焊缝置于有利施焊位置的焊件变位机械。它主要用于机架、机座、法兰、封头等非长形工件的翻转变位和焊接，也可用于装配、切割、检验等。

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　　4、专用焊接工装夹具

　　焊接工装夹具是一种工艺装备，它可将焊件或者焊枪准确定位和可靠夹紧，便于焊件装配和焊接，保证焊件结构精度。在现代焊接生产中积极推广和使用与产品结构相适应的工装夹具，对提高产品质量、减轻工人劳动强度、加速焊接生产实现自动化进程等方面有非常重要的意义。

　　在焊接生产过程中，焊接所需要的工时较少，全部加工工时的2/3以上的时间是用于备料、装配及其他辅助的工作。这极大地影响着焊接的生产速度。因此，必须大力推广使用机械化和自动化程度较高的装配焊接工艺装备。

　　5、特种焊枪的设计

　　针对特定的焊接场合或者特殊的焊接要求，需要设计结构不同于传统焊枪的特种焊枪，它同样需要满足导气、导电、绝缘、通水、送丝等基本功能。

　　二、焊缝跟踪技术

　　焊缝跟踪技术可以补偿由工件的尺寸偏差和焊接夹具的装夹误差带来的焊缝位置的不一致或变形。它满足了弧焊工艺对焊件位置与焊缝位置的精度要求。

　　焊缝跟踪是由传感器和随动机构组成，从控制系统看，它以焊枪相对于坡口位置的偏差作为被调整量。

　　1、电弧自身传感

　　电弧传感器的基本原理是利用焊炬与工件之间距离变化引起的焊接参数变化来探测焊炬高度和横向偏差。它的设计核心是如何从焊接电弧信号中提取出能够实时并准确反映焊炬与焊缝的偏移变化信号。

　　电弧传感器作为一种实时传感的器件。与其它类型的传感器相比，具有结构简单、成本低和响应快等特点，是焊接传感器的一个重要的发展方向，具有强大的生命力和应用前景，主要应用在弧焊机器人和刚性自动焊上。

　　TIG焊时，当弧长变化时，电弧电压变化明显，可将电弧电压作为控制量，这种方式称为AVC。

　　熔化极气体保护焊时，当弧长变化时，焊接电流变化明显，可将焊接电流作为控制量。

　　2、激光跟踪

　　利用激光技术进行测量的传感器。它由激光发射器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，具有速度快、精度高、量程大、光斑小、抗干扰能力强等优点。

　　工作原理是由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。

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　　3、机械式跟踪

　　机械跟踪属于一种接触式传感器，它依靠导杆或者导轮在焊缝前方检测焊缝位置。它分为机械式和电子式，前者靠焊缝形状对导轮的强制力来导向，后者当焊枪位置发生偏差时，导杆或者导轮能经过电子装置发出偏差的大小和方向等信号，控制器将发出执行指令来修正焊枪的位置。

　　机械跟踪系统结构简单、成本低廉、抗干扰能力强、工作可靠、维护方便，已经成功地应用到焊接生产中。

　　三、伺服驱动技术

　　伺服驱动是以速度、加速度和位置为控制对象，在命令脉冲的作用下，控制执行元件工作，使机械运动部件按照控制命令的要求进行高精度动作。

　　伺服驱动技术的优点：良好的动态特性;扭矩大、体积小、重量轻;过载能力强;高精度、高可靠性; 便于计算机控制。

　　四、系统集成技术

　　焊接自动化系统的集成化技术包括硬件系统的结构集成、功能集成和控制技术集成。现代焊接自动化系统的结构都采用模块化设计，根据不同用户对系统功能的要求，进行模块的组合。同时其控制功能也采用模块化设计，根据用户需要，可以提供不同的控制软件模块，提供不同的控制功能。

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　　压力容器的自动化焊接技术现状与发展

　　1.1 近年来，随着我国经济的不断发展，城市规模的不断扩大，览众科技社会对于压力容器行业的要求也更为严格。然而，从现阶段我国压力容器的焊接水平来看，受传统因素影响较为严重，仍停留于粗放型阶段，对于自动化技术的重视程度有待提高，缺乏健全的自动化焊接模式。

　　1.2 控制系统可细分为非接触式及接触式跟踪系统。其中，非接触式系统的操作流程复杂，与各类科技存在着密切联系，已初步取得较为满意的研究成果，推进跟踪系统的发展。同时，非接触式系统传感器的应用范围广泛，不仅提高系统的作业效率，保证产品质量，还为企业节约成本投入;接触式系统的改变幅度小，无法改变导电嘴及焊缝间的距离，最大程度自动化保护环缝焊接，但是该系统传感器的测量精度低，直接影响产品质量，无法满足高精度的生产需求[3]。

　　1.3 现阶段，如何提升跟踪系统的作业精确度，是压力容器焊接自动化技术在发展进程中所面临的重点问题，特别是在实际焊接的过程中，受焊接环境的影响，跟踪系统的传感器被破坏，无法完整传输，无法落实焊接操作的工作流程。因此要求相关技术人员，丰富跟踪系统的途径，加大对于跟踪技术的研发力度，提升跟踪系统的作业精确度，实现跟踪高效化、自动化及系统化。

　　1.4 作为压力容器焊接自动化技术的核心控制环节，设计操作系统程序是智能化的精髓，好比人脑中的神经网络，但是焊接自动化技术中信息控制系统更为复杂，针对压力容器的不同焊接情况，设置与之相匹配的使用系统。我国仍处于发展初期，信息化水平薄弱，必须逐步。

　　1.5 压力容器焊接自动化技术的发展。为了加快压力容器行业的技术变革，要求地方政府及相关部门，结合当地的经济发展情况，加大对于焊接自动化技术的创新力度，增强投资者的获利信心，出台一系列的扶持政策，擴大焊接自动化技术的行业联系，积极引进科学的焊接技术，逐步构建具有地方特色的焊接自动化技术应用模式，形成相应的技术产业园区，制定具体的发展战略。同时，切实提高技术人员的薪资待遇，不断激发技术人员的工作热情，提出相应的改革建议。

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　　2 生产过程中应用频率较高的焊接自动化技术

　　2.1 马鞍形焊机

　　锅炉设备中的接管、下降管等两圆柱体相贯的焊接接头相贯方式各不相同、规格各异，因而具有更高的焊机灵活性要求，马鞍形焊机能够使上述问题获得有效解决，因而在企业生产中的应用范围不断变广。当前，马鞍形焊机得到了众多大型锅炉生产企业的青睐和应用，使圆柱体相贯的焊接接头焊接效率和焊接质量获得了有效提高并进一步推动了企业综合经济效益的不断增长。近年来，随着压力容器以及锅炉的不断生产和发展，两圆柱体直径接近、斜交或者偏交的相贯接头不断出现，为了使马鞍形焊机满足上述情况，计算机技术被应用于改造和升级马鞍形焊机以便使数控技术成功应用于马鞍形焊机中，主要措施包括以下几个方面：推动数学模型的建立并进行相关参数设定，根据实际焊接需要进行焊头运动轨迹计算，确保焊枪可按照既定轨道运动;确保焊枪与主管同步运动，能够使焊接质量获得保证。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，如能够进行摆角、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。

　　2.2 直管接长焊机

　　部分大型锅炉为了使热量获得有效输出，通常会应用管线作为输出通道，焊接技术好坏会对焊接质量的高低产生非常重要的影响。越来越多的自动化技术被应用到锅炉压力容器中，为了使焊接质量获得有效提高，对锅炉压力容器中的管子预处理的效果要求不断提高，直管接长焊机得到了越来越多生产厂家的应用。管子预处理线主要包括管内清理机、管端内外磨光机、管端数控倒角机以及管子定长切断等先进装置和设备，由于PLC自动化控制技术获得了应用，自动化生产最终得以实现。管端数控倒角机具有非常重要的作用，该设备能够通过利用轴向以及旋转进刀并根据具体要求和管子的规格进行相应切削程序的编制，从而保证各切割坡口的质量，具有标准、快速的优点。相较于传统手动作业，这一切削技术能够取得更高的重复精度、更高的坡口表明光洁度和更高的自动化程度，能够使焊接质量获得有效保证。此外，直管接长焊机能够在作业面上重复工作可以与预处理线进行融合，完成切割后，还可自动进行焊接，从而保证焊接作业过程的完整性，能够使整个过程中管子的焊接质量获得有。

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　　2.3 膜式壁焊机

　　作为膜式壁生产线的核心设备，膜式壁焊机在企业生产过程中的应用范围不断变广，最终该设备仅能通过进口满足生产需求，随着生产技术的不断发展，当前，我国同类设备的技术水平已获得了长足的发展和进步并达到了世界先进水平。埋弧焊和气体保护焊为膜式壁焊机的主要类别，上述两类焊机在锅炉压力容器的生产过程中发挥着不同的作用。作为较为简单的焊接自动化技术，膜式壁气体保护焊机的焊枪通常为20头，近年来，拥有44头焊枪的焊机也不断被生产出来，膜式壁埋弧焊拥有12头焊枪。对称设备的焊接通常应用上述焊接自动化技术，由于锅炉压力容器通常呈圆形对称形，因此比较适宜应用于锅炉压力容器的生产工作过程中，能够同时进行上下对称焊接，而且四个工作位可同时工作能够使焊接工作效率获得有效提高，可取得较高的尺寸精度和最小的变形。但是，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。

　　以上就是关于压力容器自动焊接技术发展相关内容介绍，焊接功能具有自动诊断，变道，调速，随着现状发展水平焊接技术已是技术重要指标之一。