焊接技術(shù)及其自動(dòng)化論文

1、鍋爐和壓力容器焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢系 別： 機(jī)械工程系 學(xué)生姓名： 王 杰 專業(yè)班級(jí)： 焊接技術(shù)及自動(dòng)化2班 學(xué) 號(hào)： 20071320224 指導(dǎo)教師： 薛春霞 2010年4月25日獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名： 日期： 年 月 日畢業(yè)論文版權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向有

2、關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院要以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本論文。 保密，在_年解密后適用本授權(quán)書. 本論文屬于 不保密。（請?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“”）畢業(yè)論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘 要長期以來，鍋爐和壓力容器的焊接就面臨著復(fù)雜而艱巨的技術(shù)難題，為此，許多焊接工作者在不斷的尋求最佳的解決方案，經(jīng)過不懈的艱苦努力，鍋爐和壓力容器的焊接技術(shù)取得了長足的發(fā)展，特別是在近十年來，鍋爐和壓力容器的焊接技術(shù)更是取得了輝煌的成就。所選用的焊接方法、焊

3、接工藝、焊接材料和焊接設(shè)備不僅能保證焊接接頭的高質(zhì)量，同時(shí)也滿足了高效、低耗、低污染的要求，不僅如此，鍋爐和壓力容器的焊接技術(shù)的發(fā)展也進(jìn)一步加快了焊接技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)焊接技術(shù)水平的提高也有利的推動(dòng)了鍋爐和壓力容器行業(yè)的發(fā)展。那么我國后期鍋爐和壓力容器的發(fā)展趨勢如何呢？其未來的發(fā)展方向和前景怎么樣呢？下面我就這幾方面進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：鍋爐；壓力容器；發(fā)展趨勢；發(fā)展方向；前景abstract for long time, boiler and pressure container weld and then face complications but jian huge technique ha

4、rd nut to crack, is this, many welder authors are continuously looking for the best solution, process unremittingly of hard effort, the welding of boiler and pressure container technique obtained a substantial development, especially in the decade come, the welding of boiler and pressure container t

5、echnique obtained glorious achievement more.choose of weld a method, weld a craft, welding material and welding an equipments not only can promise to weld to deal with contact of high quality, also in the meantime satisfy efficiently, low consume, low polluting request, not only such, the welding of

6、 boiler and pressure container technical development also sped to weld a technical development further, welded the exaltation of technique level to also beneficially push the development of boiler and pressure container profession in the meantime.how the development trend that so expects boiler and

7、pressure container after the our country is?how are its future development direction and foreground?underneath i carry on a study for this several aspects.keyword:boiler;pressure container;develop trend;develop a direction;foreground目 錄摘 要iabstractii目 錄iii第1章 引言1第2章 鍋爐和壓力容器的新發(fā)展22.1氣體保護(hù)焊在鍋爐和壓力容器上的新發(fā)展

8、22.2鍋爐和壓力容器焊接自動(dòng)化的新發(fā)展22.3汽包焊接技術(shù)的新發(fā)展2第3章 鍋爐和壓力容器的發(fā)展趨勢43.1激光焊接技術(shù)的運(yùn)用43.2電子束焊接技術(shù)的運(yùn)用43.3蛇形管附件機(jī)器人焊接技術(shù)的應(yīng)用53.4水冷壁管排附件機(jī)器人焊接技術(shù)的應(yīng)用53.5集箱管座機(jī)器人焊接技術(shù)的應(yīng)用5結(jié) 論6參考文獻(xiàn)7致 謝8第1章 引言這些年來，國內(nèi)各鍋爐廠均在進(jìn)行技術(shù)改造，引進(jìn)新設(shè)備，推行先進(jìn)的焊接新工藝，以適應(yīng)鍋爐和壓力容器容量、參數(shù)和形狀的變化，滿足復(fù)雜鍋爐和壓力容器的部件和新材料的制造要求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)鍋爐生產(chǎn)廠家達(dá)1500多家，鍋爐制造能力接近1億千瓦。各種鍋爐和壓力容器技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，如超臨界和超超臨界

9、鍋爐，大型cfb鍋爐以及蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)鍋爐等。大型發(fā)電鍋爐朝著大容量高參數(shù)和高效率發(fā)展，短短幾年之內(nèi)，我國鍋爐完成了有300mw機(jī)組上升到600mw、1000mw機(jī)組，蒸汽壓力從亞臨界發(fā)展到超臨界和超超臨界，主蒸汽溫度從540攝氏度發(fā)展到566攝氏度、600攝氏度。我國鍋爐設(shè)計(jì)、制造技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。但在一些方面還是有不足之處，比如在機(jī)械化生產(chǎn)方面還不是很多，大多數(shù)地方都是以手工焊為主，另外在工作環(huán)境方面，條件太差，這些地方也是今后焊接工作者的努力方向。第2章 鍋爐和壓力容器的新發(fā)展2.1氣體保護(hù)焊在鍋爐和壓力容器上的新發(fā)展氣體保護(hù)焊接是一種高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能的焊接工藝，在國外廣泛

10、使用。為節(jié)約能源，降低消耗，該工藝還有很大的使用空間，特別是藥芯焊絲氣體保護(hù)焊接和自動(dòng)氣體保護(hù)焊接是未來發(fā)展方向，但須解決高等級(jí)鍋爐材料藥芯焊絲的研發(fā)和供應(yīng)。同時(shí)，對于手工半自動(dòng)氣體保護(hù)焊接需從電源動(dòng)特性、抗菌素飛濺能力、引弧特性、以及規(guī)范調(diào)節(jié)方便性上不斷改進(jìn)，特別是數(shù)字控制、數(shù)字顯示電源是未來鍋爐廠所歡迎的1。2.2鍋爐和壓力容器焊接自動(dòng)化的新發(fā)展在我國鍋爐和壓力容器制造行業(yè)中，各大中型企業(yè)的焊接機(jī)械化和自動(dòng)化程度相對較高，像哈鍋，上鍋這樣的企業(yè)已達(dá)到80%以上2。不過，在國際上對焊接機(jī)械化和自動(dòng)化作了重新定義。焊接機(jī)械化是指焊接機(jī)頭的運(yùn)動(dòng)和焊絲的給送由機(jī)械完成，焊接過程中焊頭相對于接縫中心

11、位置和焊絲離焊縫表面的距離仍須由焊接操作工監(jiān)視和手工調(diào)整。焊接自動(dòng)化是指焊接過程自啟動(dòng)至結(jié)束全部由焊機(jī)的執(zhí)行自動(dòng)完成。無需操作工作任何調(diào)整，即焊接過程中焊頭的位置的修正和各焊接參數(shù)的調(diào)整是通過焊機(jī)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。而自適應(yīng)控制系統(tǒng)通常由高靈敏傳感器，人工智能軟件、信息處理器和快速反應(yīng)的精密執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。按照上述標(biāo)準(zhǔn)來衡量，我國鍋爐，壓力容器和管道焊接的自動(dòng)化率是相當(dāng)?shù)偷摹O大多數(shù)僅實(shí)現(xiàn)了焊接生產(chǎn)的機(jī)械化3。因此，為加速本行業(yè)焊接生產(chǎn)現(xiàn)代化的進(jìn)程，增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力，應(yīng)盡快提高焊接自動(dòng)化的程度。按照當(dāng)前中央提出的“以人為本”的理念。焊接自動(dòng)化具有更深刻的意義。它不僅僅是提高了焊接生產(chǎn)率

12、和穩(wěn)定了焊接質(zhì)量，而更重要的是使焊工遠(yuǎn)離了有害的工作環(huán)境，減輕或消除了職業(yè)病的危害。2.3汽包焊接技術(shù)的新發(fā)展汽包是鍋爐產(chǎn)品中一個(gè)非常重要的部件，汽包的焊接質(zhì)量一直受到制造廠家的高度重視及電廠用戶的普遍關(guān)心。對于汽包的縱、環(huán)縫國內(nèi)鍋爐制造廠均采用單絲或雙絲自動(dòng)埋弧焊或窄間隙埋弧焊工藝，而對于下降管、給水管等大口徑管座（300mm），一般采用馬鞍形自動(dòng)埋弧焊，焊接效率高，焊接質(zhì)量優(yōu)4。除此之外，其他管座角焊縫一般均采用手工焊。由于手工焊的焊接質(zhì)量主要依賴于焊工的技能和體力，焊工在汽包的焊接過程中要長時(shí)間的連續(xù)焊接，比較容易疲勞，尤其是汽包管座焊接時(shí)，工件必須預(yù)熱，工作環(huán)境惡劣，焊接質(zhì)量難以保證，

13、生產(chǎn)效率也受到限制。所以近年來上鍋與北京中電華強(qiáng)聯(lián)合開發(fā)了鍋筒上300mm的管座角焊縫自動(dòng)埋弧焊機(jī)，并對鍋筒上108mm的管座內(nèi)孔氬弧焊設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，在確保管座焊接質(zhì)量的前提下，大大提高了焊接效率5。第3章 鍋爐和壓力容器的發(fā)展趨勢3.1激光焊接技術(shù)的運(yùn)用日本三菱重工開發(fā)研制了管子對接激光焊技術(shù)與設(shè)備，主要用于小口徑薄壁管的焊接。日本三菱重工采用的是co2激光器，布置在hrsg車間的螺旋鰭片管生產(chǎn)線上，為六臺(tái)螺旋鰭片管機(jī)提供足夠長的直管，其主要焊接對象為壁厚4mm的各類碳鋼及低合金鋼管子6。目前上海鍋爐廠有限公司與北京工業(yè)大學(xué)、上海交大等也在開展這方面的試驗(yàn)研究工作。激光焊被認(rèn)為是21世紀(jì)的

14、新熱源，在薄板焊接中已經(jīng)取得顯著成效，尤其是在汽車制造行業(yè)更為突出7。但是激光焊同樣也有不足之處，具體有一下三個(gè)方面：1、要求焊件裝配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有顯著偏移。這是因?yàn)榧す饩奂蠊獍叱叽缧?，焊縫窄，為加填充金屬材料。若工件裝配精度或光束定位精度達(dá)不到要求，很容易造成焊接缺陷。2、激光器及其相關(guān)系統(tǒng)的成本較高，一次性投資較大。3、任何一種焊接工藝都或多或少會(huì)產(chǎn)生缺陷，對激光焊來說，一旦產(chǎn)生焊接缺陷，其質(zhì)量的檢測和返修都較其它焊接方法困難。當(dāng)前，能夠應(yīng)用于激光焊縫的可靠、便捷的無損檢測設(shè)備尚存在空白。如何保證激光焊接的質(zhì)量，也就是激光焊接過程檢測與質(zhì)量控制是一個(gè)激光應(yīng)用領(lǐng)域的

15、重要內(nèi)容，包括利用電感、電容、聲波、光電等多種傳感器，通過電子計(jì)算機(jī)處理，針對不同焊接對象和要求，實(shí)現(xiàn)諸如焊縫跟蹤、缺陷檢測、焊縫質(zhì)量監(jiān)測等項(xiàng)目，通過反饋控制調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化激光焊接。而激光+電弧的復(fù)合可以優(yōu)勢互補(bǔ)，要想在鍋爐行業(yè)開發(fā)和應(yīng)用激光焊技術(shù)，還需做大量的研究與試驗(yàn)工作8。3.2電子束焊接技術(shù)的運(yùn)用電子束焊接技術(shù)尤其適用于大厚板的焊接。日本三菱重工的大口徑管道縱縫焊接就采用了電子束焊接工藝。國內(nèi)企業(yè)對于鍋爐管道一般均采用無縫鋼管，而三菱重工對于一些直徑較大的碳鋼管道（如直徑500mm，厚度70mm），用自制有縫鋼管代替無縫鋼管，即采用鋼板卷制電子束焊接（一條從縫）成無縫

16、管，既保證了焊接質(zhì)量，又節(jié)約了大量采購費(fèi)用。3.3蛇形管附件機(jī)器人焊接技術(shù)的應(yīng)用國內(nèi)鍋爐企業(yè)對于蛇形管組件焊接除了管子對接采用機(jī)械焊之外，其余附件與管子焊接均采用手工焊。日本三菱重工有三條蛇形管組裝線，每條生產(chǎn)線上有7-8臺(tái)龍門架，布置在同一條軌道上，在龍門架上安裝機(jī)械手，用于附件與管子及附件與附件之間的焊接，焊接方法為co2氣體保護(hù)焊，焊接結(jié)束后再由機(jī)械手將工件移到平板車上運(yùn)走9。3.4水冷壁管排附件機(jī)器人焊接技術(shù)的應(yīng)用日本三菱重工在膜式水冷壁管排上附件焊接同樣采用專用機(jī)器人技術(shù)與設(shè)備。焊接機(jī)器人裝配在龍門架上，龍門架可沿布置于工作平臺(tái)上的軌道移動(dòng)10。每個(gè)龍門架上配有兩臺(tái)機(jī)器人，焊接方法為

17、co2氣體保護(hù)焊，焊絲直徑為1.2mm。3.5集箱管座機(jī)器人焊接技術(shù)的應(yīng)用 集箱上的大管座角焊縫一般為馬鞍形，且隨著管座直徑的增加其馬鞍落差也隨之增大，因此集箱管座自動(dòng)焊設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用有相當(dāng)大的難度。日本三菱重工對于集箱上大管座角焊縫焊接采用手工氬弧焊封底，其余采用機(jī)器人進(jìn)行焊接。焊接方法為co2焊，焊絲直徑為1.2mm。焊前，集箱一端用一個(gè)特殊的立式卡盤卡住，集箱的其它部位放在滾輪架上，而機(jī)械手及其系統(tǒng)布置在與滾輪架平行的軌道上，可沿集箱軸線方向移動(dòng)。 對于集箱上的較小管座，日本三菱重工同樣采用人工裝配方法，即本體上所有的管座通過手工氬弧焊點(diǎn)焊，一般短管接頭為一次全部裝配好，長管接頭為一排

18、排裝配，然后采用機(jī)器人進(jìn)行焊接11。既提高了焊接效率，又確保了焊接質(zhì)量。結(jié) 論1、我國電站鍋爐、壓力容器和管道已進(jìn)入高參數(shù)和超高參數(shù)的發(fā)展階段，必須選用各種新型的耐熱鋼，耐蝕鋼，抗氫鋼和高強(qiáng)度鋼。這些鋼種及其相配的焊接材料目前尚未國產(chǎn)化。期望我國鋼鐵工業(yè)和焊材制造行業(yè)能在短期內(nèi)滿足鍋爐、壓力容器和管道制造行業(yè)發(fā)展的需要。 2、在我國鍋爐、壓力容器和管道制造企業(yè)中，已推廣使用了多種技術(shù)先進(jìn)的高效焊接法，引進(jìn)了為數(shù)不少的現(xiàn)代化焊接設(shè)備，焊接生產(chǎn)的工藝水平已達(dá)到較高的水平。為適應(yīng)鍋爐壓力容器和管道需求量的不斷高速增長，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步開發(fā)，推廣生產(chǎn)效率更高的先進(jìn)焊接方法和工藝。 3、在高靈敏傳感技術(shù)，計(jì)算

19、機(jī)控制技術(shù)和精密機(jī)械高度發(fā)展的今天，焊接過程的全面自動(dòng)化已從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，鍋爐、壓力容器和管道制造業(yè)有望率先實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)過程的全面自動(dòng)化。4、節(jié)能仍是鍋爐和壓力容器焊接技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，重所周知，焊接是一項(xiàng)非常耗能的技術(shù)，如何開發(fā)體積小、耗能少的焊機(jī)和提高焊接電源的可靠性、質(zhì)量穩(wěn)定性和可控性，以及優(yōu)良的動(dòng)感性，也是我們著重研究的課題。開發(fā)研制具有調(diào)節(jié)電弧運(yùn)動(dòng)、送絲和焊槍姿態(tài)，能探測焊縫坡開頭、溫度場、熔池狀態(tài)、熔透情況，適時(shí)提供焊接規(guī)范參數(shù)的高性能焊機(jī)，使焊接技術(shù)由“技藝”向“科學(xué)”演變，也是未來在實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化方面需要解決一個(gè)重要課題。參考文獻(xiàn)1 王康印. 紅外檢測. 北京：國防工業(yè)出版社，20032 英若采. 熔焊原理及金屬材料焊接. 北京：