水電設備焊接自動化的應用探討

郭玉利

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722098

摘要：眾所周知，追求焊接有效性即為焊接人員工作中的側重點。不過在追求焊接有效性的基礎上，還需兼顧產品品質。現階段，伴隨社會經濟的全面進程，我們對電力的需求也不可同日而語，而一些電力企業對發電裝置的需求也有了根本的變化。而目前很多相關企業都致力于發電設備的研發及制作，為了匹配于市場需要所研制的發電設備近年來年均產量也呈幾何形遞增。目前，水電機組內所需焊接的零件呈多元化趨勢，這就需要焊接人員在確保焊接質量的基礎上去深化生產效率，怎提高焊接效率、完善產品質量是我們現階段亟待解決的一個問題。

關鍵詞：水電設備；焊接自動化；應用；探討

將以某公司為例，此公司現階段生產的水電機組大多為混流及蓄能機組，容量從幾萬千瓦至八十萬千瓦，伴隨此企業三十二臺機組投入運行發電，意味著此水電發電設備的制造技術已處于我國領先水平。這些機組的特性即為結構件大多為高強材料，同時機組有著大量大型Casting forgings組焊及Plate group焊件，其焊接工藝相對繁瑣，同時具有較大的焊接量，所以需要在焊接模式及自動化焊接方面進行研究，通過實踐證實，此次研究具有較強的可行性。文章將以水電設備焊接自動化的應用探討作為切入點，在此基礎上予以深入的探究，相關內容如下所述。

1 水電設備中welding robot的應用

通過welding robot焊接水輪機轉輪即為和國外企業協作完成的項目。巨型機組的turbine runner通常重量約為四百五十噸，焊接一臺可以有效運行的Water turbine，所需填充焊接材料為十噸至十二噸，同時具有較大的焊接工作量，亦為Water turbine制造的核心環節。而通過自動焊能夠深化焊接有效性，在此基礎上可以從根本確保焊接質量。welding robot擇取Submerged arc welding，匹配直流及Twin wire submerged arc welding焊接電源，焊接機頭具備6自由度，能夠達到坡口填充及過渡角焊縫的焊接。因為轉輪本身具有一定的特殊性，無法完全予以自動化焊接，即便配置了大型焊接變位設備，受焊接方法的影響，擇取welding robot也僅可以完成百分之四十的焊接量，其他百分之六十還需通過手工半自動焊接。

2 水電設備中窄間隙埋弧焊的應用

此方法是具有極高效率的焊接模式，同時此焊接技術相對成熟，在制造領域被廣泛應用。針對于發電裝置零部件的焊接，窄間隙埋弧焊大多被應用于Shaft forging、Tailor welded blanks、Water turbine發電機大軸以及Water turbine焊接，通過此焊接方式具有較高的效率，同時經濟收益顯著。而我們都知道，Hydro generator大軸亦為十分重要的部件，一直以來均為整根采購鍛件通過加工后形成成品，因為整體鍛件需要較高的投資，同時國內銷售鍛件的企業鳳毛麟角，進而導致供不應求的情況，僅靠從外國引進，無法達到需求，因此供貨價格較高。目前，大多擇取自己焊接的方法，已完成幾十個電站Hydro generator大軸及大型機組的Water turbine焊接，焊接的大軸中，焊接坡口最深超過四百五十毫米。而站在企業的角度，這樣的收益可以很好的滿足需求，同時獲得了足夠的經濟收益。

為了從根本深化焊接制造質量，我們研發了通過分段焊接Hydro generator大軸及鋼板分段卷制技術，此方法的縱向焊縫與環形焊縫都擇取窄間隙埋弧焊接技術，其中有兩根鋼板焊接軸被應用于七十萬千瓦的機組中。因此從根本規避了對大型鑄鍛件的依賴，進而減少了生產產品的耗時。

3 水電設備中半自動氣體保護焊的應用

因為水電發電裝置存在其自身的特性，所以通用的自動焊所需大量的輔助時間，且應用存在一定的局限性。而半自動氣體保護焊接由于其使用相對便捷，同時具有極高的焊接效率，因此得到了全面推廣，亦為現階段應用的主要焊接技術。

伴隨對產品質量更高的要求，對焊工工藝的要求已不可同日而語，同時手工焊接本身會對焊工的健康產生一定的影響，同時用工的整體投資較大，所以，深化焊接自動化的應用已成為我們研究的側重點。

4 總結

綜上所述，水電設備機組的特性即為結構件大多為高強材料，同時機組有著大量大型Casting forgings組焊及Plate group焊件，其焊接工藝相對繁瑣，同時具有較大的焊接量，所以需要在焊接模式及自動化焊接方面進行研究，通過實踐證實，此次研究具有較強的可行性。目前，welding robot焊接技術相對成熟，在制造領域被廣泛應用，通過此焊接方式具有較高的效率，同時經濟收益顯著。而welding robot擇取Submerged arc welding，匹配直流及Twin wire submerged arc welding焊接電源，焊接機頭具備6自由度，能夠達到坡口填充及過渡角焊縫的焊接。由于電站鍋爐即為焊接的主要工作內容，一些焊接生產企業都在鍋爐領域焊接專機上進行了大量研發，不過對水電產品卻很少涉及，這就要供需雙方面協同努力。總的來說，在水電產品領域，焊接自動化應用具有非常開闊的發展前景。

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