高效率的切割與焊接技術推動承壓設備制造的發展

顧丕雄 蔡云聰

我公司具有A級鍋爐生產制造許可證和A1、A2級壓力容器生產制造許可證，每年生產約5 000t承壓設備產品。從原材料加工到整個產品的組裝制造過程，自動切割下料與焊接技術是制造承壓產品的關鍵工序，直接影響著產品的生產效率和制造質量。

1.機械化/自動化高效率切割是關鍵工序的第一步

公司接到生產指令后，第一步根據產品的圖樣要求將原材料切割成半成品。有三種方式進行切割：鍋筒和容器筒體部分用氧-丙烷直條多頭自動火焰切割機進行下料；而鍋筒和容器的封頭、吊耳及其他形狀復雜的部件通過氧-丙烷自動數控火焰切割機進行下料；對于不銹鋼、低合金鋼及薄件（一般在5mm以下）等易變形、形狀復雜的部件通過空氣等離子數控自動切割機進行切割。根據產品的不同要求，以上割料可以做到無余量切割，切割出來的零部件尺寸精度準（±0.5mm），表面質量好，瑕疵點極少，且用氣量達到節能高效的目的。3臺自動切割機下料占整個承壓設備下料的85%左右，鋼板事先經過排布，利用率可達90%左右，與原先使用的半自動切割和手工切割相比，可以提高3倍以上的生產效率?？諝獾入x子數控自動切割機切割承壓產品部件的現場如圖1所示。

為保證切割質量，公司專門制訂了《熱切割工藝守則》，操作人員必須遵照該守則操作。下料完成后，操作人員必須在割件的醒目位置上用油漆記號筆標明產品圖號、鋼材牌號及規格尺寸等相關內容，以防混淆。

2.焊接機械化/自動化是提高生產率關鍵的第二步

承壓設備的筒體板厚一般在10~50mm，且直徑大（一般在φ800~φ3 000mm），因此焊接工作量大。鍋筒和容器筒體拼裝后，內外縱環縫全部采用埋弧焊焊接，尤其是前后封頭與筒體焊接，過去內側環縫只能用焊條電弧焊打底，2012年后經過技術改裝，并通過多次試驗，現在內側環縫全部可用埋弧焊焊接，提高了生產效率。改裝后的埋弧焊進行100t鍋筒與封頭內側的焊接，如圖2所示。

鍋爐水冷壁膜式排采用熔化極惰性氣體保護自動焊接，每次拼排同時用6~8臺焊機在上、下焊縫同步拼裝焊接（見圖3）。

圖1

圖2

圖3 鍋爐水冷壁膜式排焊接

在彎管生產流水線上，管子對接采用非熔化極自動鎢極氬弧焊，管徑在32~76mm之間均可以使用，通過焊接程序進行操作，根據管材厚度，一般焊2~3道一次完成并自動進行射線透照。

公司從2012年開始統計的數據表明，焊接機械化/自動化率已占整個焊接工作量的72%左右，并且逐年在提高，焊縫的無損檢測一次拍片合格率達99%以上，焊接質量較之前明顯提高。

3.今后如何提高生產率

由于切割和焊接技術水平的提高，焊割設備機械化/自動化數量的增多，使手工焊割量大為減少，生產周期也明顯縮短。如原先100t鍋爐生產周期要90天左右完成，現在只需60~70天就能完成。

對于今后在焊割技術方面如何降低生產成本、提高生產率，公司已進行了認真研究。首先，在非承壓部件大力推廣CO2半自動焊，如鍋筒與容器的底座、鋼結構、煙道、風管和空氣預熱器等，經過技術培訓分步實施是完全可行的；其次，對于承壓部件，如內燃鍋爐的鍋筒與管板的角焊縫、吊耳，在容器與鍋筒上要求全焊透的大管徑K形坡口，也可以采用熔化極惰性氣體保護焊或埋弧焊。

通過以上兩項措施的實施，在機械化/自動化或半自動化生產效率上可再提高5%~8%。未來自動化（機器人）切割/焊接設備也在規劃之中。