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金属结构行业的
焊接技术进步
太原重工股份有限公司(030024)陈清阳
五”的快速发展,使得中国变成了一个焊接设备生产
0前言
焊接材料生产和焊接结构制造的大国。
中国焊接协会金属结构专委会包括:重矿行业、煤
企业的发展,技术创新是先导,而工艺创新是基
机行业、工程(港口)机械行业和机床行业。企业包括:础。金属结构行业焊接技术的发展就是一个鲜明的实
中国第一重型机械集团、中国第二重型机械集团、太原例。金属结构行业就是依靠紧紧抓住“工艺突破口”这
重工股份有限公司、中信重工股份有限公司、大连重个瓶颈,以提高工艺制造水平和提高工艺效率为目的,
工?起重集团、北方重工集团有限公司、济南二机床集通过加大与科研单位和院校的产、学、研合作,采用焊
有限公司、上海港机重工有限公司、徐州重型机械有限接新技术、新设备、新材料,使得企业产品质量、生产效
公司、广西柳工机械有限公司、郑州煤机集团股份有限率和市场竞争力大大提高,同时还促进了科研院校科
公司等,属于国民经济的支柱产业,它们的快速发展得技成果的产业化发展。
益于国家宏观经济的调整和国家大型重点工程项目的
1焊接自动化是高质量产品的基础
建设,得益于企业技术创新力度的不断增大。
自改革开放以来,特别是20世纪80年代初期宝
面对市场竟争激烈程度的加剧和产品向大型化发
钢140mm轧管机项目上马以后,通过引进、消化与展的趋势,用户对产品的焊接质量要求越来越高,金属
合作,企业技术改造的力度逐年加大,先进焊接工艺技结构行业企业一方面不断开发出适应市场需要的高端
术(如数控切割技术、CO2气体保护焊技术等)得以加速产品,提高自己的核心竞争力;另一方面还在加大“修
应用,同时在原机械部和国内知名科研院校(如哈尔滨炼内功”的本领,具体表现在以“工艺效率革命化”为宗
焊接研究所)的支持下,一些企业(如太原重工股份有旨,通过利用自动化程度较高的设备,减少了人为因素
限公司、北京煤机厂、中信重机洛阳实业有限公司等)的影响,降低了生产一线人员的劳动强度,保证以高效
先后进行了焊接企业的技术改造,大力推广先进的焊率生产出高质量的产品,满足企业自身的发展要求。
接工艺技术,使得金属结构的焊接制造迅速发展,并极1.1大厚壁筒形件环缝的自动化焊接
大地推动了中国焊接工艺技术的跨越性发展,无论工
重矿行业企业的生产组织形式均为单件小批量的
艺制造水平、产品质量、焊接设备和焊接材料都发生了生产模式,焊接自动化一般要求为工序自动化。为了解
质的飞跃。金属结构行业30多年的焊接技术发展史,决大厚壁筒形件环缝自动化的技术难题,哈尔滨焊接研
就是中国焊接工艺技术进步的发展史。特别是“十
究所开发制造了“双丝窄间隙埋弧自动焊”设备,打破了
收稿日期:2012-07-0
伊萨公司单丝窄间隙埋弧焊的垄断地位,有效解决了
2012年第7期17
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质量与效率的问题;同时唐山开元特种设备公司推出
的“厚壁热丝TG焊”设备也成功地解决了这一问题。
1.1.1双丝窄间隙埋弧自动焊的应用
双丝窄间隙埋弧自动焊设备是由林尚扬院士领导
的研发团队开发成功的,太原重工股份有限公司有幸
负责了该设备的推广和应用工作,1988年获得原机械
电子部科技进步一等奖。
第一代HSS-2500型双丝窄间隙埋弧自动焊,采用
两根前后排列的焊丝,按一层两道的焊接程序,进行连
(b)第一代窄间隙埋弧焊设备首次在太原重工股份有限公司
续多层自动埋弧焊焊接,适用于50~250mm板厚的焊
使用的工作现场
接。该技术采用特殊布置的双丝方式,既保证了侧壁
图1第一代窄间隙埋弧焊设备
熔透,又能改善热影响区中粗晶区的性能;采用的双侧
横向跟踪和高度跟踪系统,实现焊接过程的自动化
跟踪传感器
弯丝焊丝压板
采用的窄间隙坡口总角度为1°~2°,相对一般埋弧焊V
形坡口的总角度50°-60°或U形坡口10°~16°,大大减
高度轮夹紧块
直丝焊枪
少了焊接工作量,降低了劳动强度,提高了生产效率,
高度传动杆
弯丝焊枪
保证焊接质量的稳定性。
左边跟踪爪
右边跟踪爪
焊剂输送管
第一代产品的设备机头、控制柜和电源见图1a。
高度调节螺钉
1988年在太原重工股份有限公司第一次投入生产使
高度轮
用,进行SPS压机高压蓄势罐(三类容器、20 MNMONB、
(a)第三代窄间隙埋弧焊设备机头和结构
厚度为80mm)的单面焊双面成形焊接和壁厚为250
mm缸体的焊接,焊接工作现场见图1b。
第三代双丝窄间隙埋弧焊开发于2001年,控制系
统采用西门子S7-200PLC可编程序控制器控制,操作
系统采用西门子人机界面进行操作,大大提高了设备
的自动化水平和工作可靠性,适用于50-350mm板厚的
焊接。图2a为机头部分;图2b为在中国一重焊接的壁
厚为337mm、世界最大的加氢反应器的工作现场;图2c
为在中信洛矿焊接的壁厚为350mm、誉为“世界自由
(b)第三代窄间隙埋弧焊在中国一重焊接壁厚为337mm、
锻王国皇冠”的185001油压机缸体的现场。
世界最大的加氢反应器的工作现场
(c)在中信重机洛阳实业有限公司矿焊接的壁厚为350mm
世界自由锻王国皇冠”的185001油压机缸体的现场
(a)第一代窄间隙埋弧焊设备机头、控制柜和电源
图2第三代窄间隙埋弧焊设备
182012年第7期