焊接機械化是指焊接機頭的運動和焊絲的給送由機械完成,焊接過程中焊頭相對于接縫中心位置和焊絲離焊縫表面的距離仍須由焊接操作工監(jiān)視和手工調整。焊接自動化是指焊接過程自啟動至結束全部由焊機的執(zhí)行自動完成,無需操作工作任何調整,即焊接過程中焊頭的位置的修正和各焊接參數(shù)的調整是通過焊機的自適應控制系統(tǒng)實現(xiàn)。 

一、厚壁壓力容器對接接頭的全自動焊接裝備 
　　 
德國Babcock-Borsig公司與瑞典ESAB公司合作于1997年開發(fā)了一臺大型龍門式全自動自適應控制埋弧裝備。專用于厚壁容器筒體縱縫和環(huán)縫的焊接。自1998年正式投運至今使用狀況良好,為大型厚壁容器對接縫的自動埋弧焊開創(chuàng)了成功的先例。該裝備配置了串列電弧雙絲埋弧焊焊頭,由計算機軟件控制的ABW系統(tǒng)(AdaptiveBattWelding)和激光圖像傳感器。在焊接過程中激光圖像傳感器連續(xù)測定接頭的外形尺寸,測量數(shù)據(jù)通過計算機由智能軟件快速處理,并確定所要求的焊接參數(shù)和焊頭位置。系統(tǒng)軟件可調整每一填充焊道的4個焊接參數(shù):焊接速度,焊接電流,焊道的排列和各填充層和蓋面層的焊道數(shù)。該系統(tǒng)可使實時焊接參數(shù)自動適應接頭整個長度上橫截面和幾何尺寸的偏差。焊接速度是控制不同區(qū)域內(nèi)的熔敷金屬量,焊接電流是控制焊道的高度和熔敷金屬量,焊道的排列是決定每層焊道間的搭接量,每層的焊道數(shù)則取決于每層的坡口寬度。該設備的主控制器和監(jiān)視器以PC機為基礎。多年的使用經(jīng)驗表明:該裝備不僅大大提高厚壁容器的焊接生產(chǎn)率,確保形成無缺陷的厚壁焊縫,顯著降低了焊工勞動強度,改善了工作環(huán)境。 
　　 
二、厚壁管件全自動多站焊接裝置 
　　 
火力和核電站的主蒸汽管道,其壁厚已超過100mm,焊接工作量相當大,迫切需要實現(xiàn)焊接生產(chǎn)的全自動化,以提高生產(chǎn)率。每個焊接工作站由焊接操作機,翻轉機構,滾輪架,夾緊裝置和焊接機頭及焊接電源等組成。所有的焊接工作站由中央控制器集成控制。適用的管徑范圍為139～558mm,壁厚18～100mm。管件長度大于1800mm。可全自動焊接直管對接,直管與彎管接頭,直管與法蘭以及直管與端蓋對接接頭。焊接方法采用窄坡口熱絲TIG焊。在該自適應控制系統(tǒng)中,采用黑白攝像機檢測坡口邊緣的位置。采用彩色攝像機監(jiān)控電弧和填充絲的位置。通過檢則焊絲加熱電流控制填充絲的垂直方向的位置。這種控制方法是利用黑白攝像機的圖像,經(jīng)過計算機圖像處理,確定內(nèi)外邊緣的照度差。當焊接條件變化時,系統(tǒng)將自動調整攝相機快門的曝光時間。壁厚管件全自動多站焊接裝置基本上實現(xiàn)了焊接作業(yè)無人操作,只需要一名操作人員在主控制室內(nèi)設置管件的原始條件并在焊接過程中進行監(jiān)控,這種全自動焊接裝置已在日本三菱重工公司投入生產(chǎn)試用。 
　　 
三、大直徑管對接全位置自TIG焊機 
　　 
大直徑管對接的全位置TIG焊是一項難度很大的焊接作業(yè),為了克服對焊工技能的依賴性,消除人為因素對產(chǎn)品焊接質量的不利影響,產(chǎn)生了開發(fā)模擬高級熟練焊工的智能和操作要領的全自動焊管機的想法。該自動焊管機可用于直徑165～1000mm,壁厚7.0～35.0mm的不銹鋼管環(huán)縫的全位置焊,并采用窄間隙填絲TIG焊(單層單道焊工藝)。焊機的自動控制系統(tǒng)采用了視覺和聽覺傳感器,由計算機程序控制執(zhí)行機構,模仿熟練焊工的反應和動作。 

在自適應控制系統(tǒng)中,安裝在焊槍前側的視覺傳感器(攝像機)起主要作用,將所攝取的對接區(qū)圖像輸入到計算機,根據(jù)計算機軟件圖像處理結果,可以定量檢測鎢極相對于坡口邊緣的位置,填充焊絲相對于鎢極的橫向位移,以及焊接熔池的尺寸及鎢極的損耗。激光視頻傳感器是由攝像機和激光聚光燈組成,安裝在焊槍的后側。所形成的圖像可用來測定焊道邊緣的潤溫角,即焊道表面與坡口側壁之間的角度。控制系統(tǒng)根據(jù)這些信息,對焊接參數(shù)進行自適應控制。自適應計算方法的工原理如下。焊接過程中,為調整鎢極的位置,引用了模糊邏輯理論,即所謂奇數(shù)理論。當前節(jié)距內(nèi)鎢極位置的修正速度是按所測定的鎢極位移量和前一節(jié)距內(nèi)的修正速度計算的,以此來保證修正精度。上述大直徑管全自動全位置焊管機已在電站鍋爐安裝工程中得到實際的應用,取得了令人滿意的效果。 
　　 
四、結論 
　　 
1.我國電站鍋爐、壓力容器和管道已進入高參數(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,抗氫鋼和高強度鋼。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先進的高效焊接法,引進了為數(shù)不少的現(xiàn)代化焊接設備,焊接生產(chǎn)的工藝水平已達到較高的水平。為適應鍋爐壓力容器和管道需求量的不斷高速增長,應當進一步開發(fā),推廣生產(chǎn)效率更高的先進焊接方法和工藝。 

3.在高靈敏傳感技術,計算機控制技術和精密機械高度發(fā)展的今天,焊接過程的全面自動化已從實驗室進入工業(yè)生產(chǎn)領域,鍋爐、壓力容器和管道制造業(yè)有望率先實現(xiàn)焊接生產(chǎn)過程的全面自動化。