锅炉和压力容器焊接技术的发展趋势

摘要
长期以来，锅炉和压力容器的焊接就面临着复杂而艰巨的技术难题，为此，许多焊接工作者在不断的寻求最佳的解决方案，经过不懈的艰苦努力，锅炉和压力容器的焊接技术取得了长足的发展，特别是在近十年来，锅炉和压力容器的焊接技术更是取得了辉煌的成就。

所选用的焊接方法、焊接工艺、焊接材料和焊接设备不仅能保证焊接接头的高质量，同时也满足了高效、低耗、低污染的要求，不仅如此，锅炉和压力容器的焊接技术的发展也进一步加快了焊接技术的发展，同时焊接技术水平的提高也有利的推动了锅炉和压力容器行业的发展。

那么我国后期锅炉和压力容器的发展趋势如何呢？其未来的发展方向和前景怎么样呢？下面我就这几方面进行探讨。

关键词：锅炉；压力容器；发展趋势；发展方向；前景
Abstract
For long time, boiler and pressure container weld and then face complications but Jian huge technique hard nut to crack, is this, many welder authors are continuously looking for the best solution, process unremittingly of hard effort, the welding of boiler and pressure container technique obtained a substantial development, especially in the decade come, the welding of boiler and pressure container technique obtained glorious achievement more.Choose of weld a method, weld a craft, welding material and welding an equipments not only can promise to weld to deal with contact of high quality, also in the meantime satisfy efficiently, low consume, low polluting request, not only such, the welding of boiler and pressure container technical development also sped to weld a technical development further, welded the exaltation of technique level to also beneficially push the development of boiler and pressure container profession in the meantime.How the development trend that so expects boiler and pressure container after the our country is?How are its future development direction and foreground?Underneath I carry on a study for this several aspects.
Keyword:Boiler;Pressure container;Develop trend;Develop a direction;Foreground
目录
摘要 (I)
Abstract (II)
目录 (III)
第1章引言 (1)
第2章锅炉和压力容器的新发展 (2)
2.1气体保护焊在锅炉和压力容器上的新发展 (2)
2.2锅炉和压力容器焊接自动化的新发展 (2)
2.3汽包焊接技术的新发展 (2)
第3章锅炉和压力容器的发展趋势 (4)
3.1激光焊接技术的运用 (4)
3.2电子束焊接技术的运用 (4)
3.3蛇形管附件机器人焊接技术的应用 (5)
3.4水冷壁管排附件机器人焊接技术的应用 (5)
3.5集箱管座机器人焊接技术的应用 (5)
结论 (6)
参考文献 (7)
致谢 (8)
第1章引言
这些年来，国内各锅炉厂均在进行技术改造，引进新设备，推行先进的焊接新工艺，以适应锅炉和压力容器容量、参数和形状的变化，满足复杂锅炉和压力容器的部件和新材料的制造要求。

据统计，国内锅炉生产厂家达1500多家，锅炉制造能力接近1亿千瓦。

各种锅炉和压力容器技术的发展突飞猛进，如超临界和超超临界锅炉，大型CFB锅炉以及蒸汽燃气联合循环锅炉等。

大型发电锅炉朝着大容量高参数和高效率发展，短短几年之内，我国锅炉完成了有300mW机组上升到600mW、1000mW机组，蒸汽压力从亚临界发展到超临界和超超临界，主蒸汽温度从540摄氏度发展到566摄氏度、600摄氏度。

我国锅炉设计、制造技术水平已经达到世界先进水平。

但在一些方面还是有不足之处，比如在机械化生产方面还不是很多，大多数地方都是以手工焊为主，另外在工作环境方面，条件太差，这些地方也是今后焊接工作者的努力方向。

第2章锅炉和压力容器的新发展
2.1气体保护焊在锅炉和压力容器上的新发展
气体保护焊接是一种高效、优质、节能的焊接工艺，在国外广泛使用。

为节约能源，降低消耗，该工艺还有很大的使用空间，特别是药芯焊丝气体保护焊接和自动气体保护焊接是未来发展方向，但须解决高等级锅炉材料药芯焊丝的研发和供应。

同时，对于手工半自动气体保护焊接需从电源动特性、抗菌素飞溅能力、引弧特性、以及规范调节方便性上不断改进，特别是数字控制、数字显示电源是未来锅炉厂所欢迎的[1]。

2.2锅炉和压力容器焊接自动化的新发展
在我国锅炉和压力容器制造行业中，各大中型企业的焊接机械化和自动化程度相对较高，像哈锅，上锅这样的企业已达到80%以上[2]。

不过，在国际上对焊接机械化和自动化作了重新定义。

焊接机械化是指焊接机头的运动和焊丝的给送由机械完成，焊接过程中焊头相对于接缝中心位置和焊丝离焊缝表面的距离仍须由焊接操作工监视和手工调整。

焊接自动化是指焊接过程自启动至结束全部由焊机的执行自动完成。

无需操作工作任何调整，即焊接过程中焊头的位置的修正和各焊接参数的调整是通过焊机的自适应控制系统实现的。

而自适应控制系统通常由高灵敏传感器，人工智能软件、信息处理器和快速反应的精密执行机构等组成。

按照上述标准来衡量，我国锅炉，压力容器和管道焊接的自动化率是相当低的。

极大多数仅实现了焊接生产的机械化[3]。

因此，为加速本行业焊接生产现代化的进程，增强企业的核心竞争力，应尽快提高焊接自动化的程度。

按照当前中央提出的“以人为本”的理念。

焊接自动化具有更深刻的意义。

它不仅仅是提高了焊接生产率和稳定了焊接质量，而更重要的是使焊工远离了有害的工作环境，减轻或消除了职业病的危害。

2.3汽包焊接技术的新发展
汽包是锅炉产品中一个非常重要的部件，汽包的焊接质量一直受到制造厂家的高度重视及电厂用户的普遍关心。

对于汽包的纵、环缝国内锅炉制造厂均采
用单丝或双丝自动埋弧焊或窄间隙埋弧焊工艺，而对于下降管、给水管等大口径管座（φ＞300mm），一般采用马鞍形自动埋弧焊，焊接效率高，焊接质量优[4]。

除此之外，其他管座角焊缝一般均采用手工焊。

由于手工焊的焊接质量主要依赖于焊工的技能和体力，焊工在汽包的焊接过程中要长时间的连续焊接，比较容易疲劳，尤其是汽包管座焊接时，工件必须预热，工作环境恶劣，焊接质量难以保证，生产效率也受到限制。

所以近年来上锅与北京中电华强联合开发了锅筒上
≤φ300mm的管座角焊缝自动埋弧焊机，并对锅筒上φ≥108mm的管座内孔氩弧焊设备进行了改进，在确保管座焊接质量的前提下，大大提高了焊接效率[5]。

第3章锅炉和压力容器的发展趋势
3.1激光焊接技术的运用
日本三菱重工开发研制了管子对接激光焊技术与设备，主要用于小口径薄壁管的焊接。

日本三菱重工采用的是CO2激光器，布置在HRSG车间的螺旋鳍片管生产线上，为六台螺旋鳍片管机提供足够长的直管，其主要焊接对象为壁厚≤4mm的各类碳钢及低合金钢管子[6]。

目前上海锅炉厂有限公司与北京工业大学、上海交大等也在开展这方面的试验研究工作。

激光焊被认为是21世纪的新热源，在薄板焊接中已经取得显著成效，尤其是在汽车制造行业更为突出[7]。

但是激光焊同样也有不足之处，具体有一下三个方面：1、要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。

这是因为激光聚集后光斑尺寸小，焊缝窄，为加填充金属材料。

若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺陷。

2、激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。

3、任何一种焊接工艺都或多或少会产生缺陷，对激光焊来说，一旦产生焊接缺陷，其质量的检测和返修都较其它焊接方法困难。

当前，能够应用于激光焊缝的可靠、便捷的无损检测设备尚存在空白。

如何保证激光焊接的质量，也就是激光焊接过程检测与质量控制是一个激光应用领域的重要内容，包括利用电感、电容、声波、光电等多种传感器，通过电子计算机处理，针对不同焊接对象和要求，实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝质量监测等项目，通过反馈控制调节焊接工艺参数，从而实现自动化激光焊接。

而激光+电弧的复合可以优势互补，要想在锅炉行业开发和应用激光焊技术，还需做大量的研究与试验工作[8]。

3.2电子束焊接技术的运用
电子束焊接技术尤其适用于大厚板的焊接。

日本三菱重工的大口径管道纵缝焊接就采用了电子束焊接工艺。

国内企业对于锅炉管道一般均采用无缝钢管，而三菱重工对于一些直径较大的碳钢管道（如直径≥500mm，厚度≤70mm），用自制有缝钢管代替无缝钢管，即采用钢板卷制电子束焊接（一条从缝）成无缝管，既保证了焊接质量，又节约了大量采购费用。