壓力容器焊接自動化技術的現狀與發展

苗磊

摘要：當下，壓力容器已廣泛應用于航天航空、交通運輸和石油化工等領域，其產品質量合格與否，是否能安全可靠地使用直接關系到我國的工業發展。因此提升壓力容器的焊接技術對壓力容器乃至各行各業都有著十分重大的意義。本文從硬件設施和焊接技術兩個方面分析了壓力容器焊接自動化技術的現狀，接著展望了焊接自動化技術未來在硬件和軟件領域的變革和發展路徑，旨在本文所探討的內容能對相關技術人員起到借鑒作用。

關鍵詞：壓力容器;焊接自動化;現狀;發展

引言：現階段，壓力容器已廣泛應用到了農業、民用和軍工領域，但我國目前的壓力容器焊接技術卻已經逐漸跟不上行業需求[1]，技術水平長期停滯不前，仍處于發展初期。例如在西方發達國家已經得到成熟應用的逆變焊接自動化技術，在我國仍處于雛形階段，尚未在工業領域得到重視和合理應用。因此相關技術人員應當對壓力容器焊接自動化技術加以重視，加強相關軟件和硬件設施的開發，不斷提升自動化、信息化程度，促進焊接自動化技術的全面發展。

1、壓力容器焊接自動化技術的現狀

1.1自動化焊接硬件設施

在壓力容器自動化焊接領域，逆變焊機是目前國際公認的最先進的焊接設備，它已在西方發達國家得到了較大規模的應用[2]。逆變焊機可以針對壓力容器的不同焊接位置，應用不同的焊接策略以達到更好的焊接效果。和傳統的弧焊電機相比，逆變焊機的優勢在于重量輕，更便攜，節能效率更高，電弧更穩定，焊縫更美觀，且逆變焊機還可以完成多種焊接和切割過程。雖然逆變焊機的生產工藝較為復雜、參數設定難度較大，但不可否認的是，逆變焊機在壓力容器焊接領域具有十分遠大的前景，是未來焊機發展最重要的方向之一。

現代焊接機器人則是是當下焊機發展的另一個重點方向[3]。焊接機器人利用計算機進行遠程控制，具有效率高、質量穩定、精準度更高等優點。目前最主要的應用場景是自動化焊接生產線，此類生產線不僅可以確保焊接工藝的質量和水平，更可以大大提升工業生產和裝配的效率。尤其是近年來隨著人工智能的迅猛發展，更是為焊接機器人的技術進步提供了重要的技術手段。

1.2自動化焊接技術

本文將從焊接方法和焊接控制兩方面對自動化焊接技術的現狀進行分析。

（1）焊接方法

在工業生產中，有多種焊接方法都得到了較為廣泛的使用，這些焊接方法有各自的優勢，分別應用于不同的焊接場合，適合處理各種不同的金屬工件[4]，本文將在此章節對常見的各種焊接方法進行分析和介紹。

埋弧焊主要通過電弧發出的火花來使得焊錫熔化在特定區域，該種工藝在焊接過程中可以抑制熔融金屬的飛濺和火花，且沒有強烈的紫外線輻射和煙霧，對產品焊點周圍造成的影響較小，在功能性上更穩定。因此埋弧焊這種焊接方法常用于厚鋼板結構、大型容器和大直徑管道的焊接。

氣體保護焊接方法通過保護氣流完成熱量的壓縮與集中，因此熱影響區較窄，且同時可以對焊接部位的邊緣部分進行瞬間降溫處理，避免了高危場所下焊接對周邊材料的損壞。此外，氣體保護焊接方法還具有焊接速度快，操作方便等特點。該種焊接方法常用于精密設備的制造工藝中[5]。

堆焊技術通常用于來修補金屬工件表面的破裂與缺損，這種焊接方法既能對金屬工件進行強化處理，保證其耐磨性、耐腐蝕性、耐熱性，金屬工件的完好性也能得到充分保障。因此，該種焊接方法常用于精密鑄件的焊接缺陷修復和機械表面強化。

窄間隙焊接技術目前廣泛應用在工業厚板結構焊接中，這種工藝在處理厚板對接頭時，可以在不開坡口或者只開小角度坡口的情況下，利用氣體保護焊接方法或者埋弧焊完成焊接，窄間隙焊接技術具有填充金屬用量低，產品形變較少，力學性能好等特點。

（2）焊接控制

當下，焊接自動控制技術發展迅速，工作人員通過軟件對焊接過程進行遠程控制，這種自動控制技術不僅可以節省大量工作時間，也能使工作人員在遠程終端實施更為精細化的焊接操作，達到更為理想的焊接效果。目前已經出現的一些高精度焊接自動控制系統，包括自適應控制系統及自學習控制系統等，都已經在工業生產活動中得到了初步應用[6]。

2、壓力容器焊接自動化技術的未來展望

（1）軟件

未來的壓力容器焊接自動化軟件發展方向是：將人工智能技術與軟件系統相結合，在此基礎上形成焊接設備的智能控制系統。智能控制系統不僅可以增強非線性系統控制的精準性，還可以自主調節焊接控制路徑，降低焊接參數的反復震蕩。建立焊接工程中的專家系統，針對不同渠道和不同參數的標準對焊接進程實現逐步優化，這種焊接專家系統的已是國際上公認的焊接自動化技術未來最重要的發展方向之一。

（2）硬件

在壓力容器焊接自動化的硬件設備設施領域，激光焊接設備應當是未來壓力容器焊接設備的重點發展方向之一。當下，在汽車制造產業，激光焊接技術已經得到了大規模應用。該種設備具有易于自動化高速焊接，不易引起材料形變，沒有電極污染或受損等特點，且擁有其他焊接方法不具備的獨特優勢，即：激光束可以在較小的空間或范圍內進行良好且精準的引導，這使得激光焊接技術受空間限制較小，而其他焊接法則可能因為場地限制，在某些場合無法得到應用。

雖然目前激光焊接設備在壓力容器的焊接方面應用較少，但隨著人們對壓力容器焊接技術的要求越來越嚴格，激光焊接技術的日益成熟，設備成本的逐漸下降，相信激光焊接設備在不久的將來就會在壓力容器焊接領域得的良好的應用與發展。

結束語

隨著我國經濟技術的不斷發展，工業生產規模的不斷擴大，壓力容器生產水平的逐步成熟，人們對壓力容器的焊接的整體效果也提出了更高的要求，在此背景下，相關科研人員就需要進一步開發利用新的焊接設備，應用先進的焊接方法，從而提升壓力容器的焊接作業效率。本文從硬件設施和焊接技術兩個方面分析了壓力容器焊接自動化技術的現狀，提出了未來焊接技術硬領域件和軟件領域的發展方向，希望可以促進壓力容器焊接自動化技術的發展。。

參考文獻：

[1]李海亮.壓力容器焊接自動化技術的現狀與發展[J].中外企業家，2019（35）：126.

[2]白曉琳，王文濤.壓力容器焊接自動化技術的現狀與發展分析[J].世界有色金屬，2016（22）：171+173.

[3]張淑艷.壓力容器焊接自動化技術的現狀與發展[J].化工管理，2016（12）：221.

[4]谷峰.壓力容器焊接自動化技術的現狀與發展[J].化工管理，2014（08）：127.

[5]白海燕.壓力容器材料及焊接自動化技術的發展[J].中外企業家，2014（03）：212-213.

[6]宋敏霞，胡賢飛.壓力容器焊接自動化技術的現狀與發展[J].科技創新導報，2016（31）：54+56.