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1、锅炉和压力容器焊接技术的发展趋势系 别： 机械工程系 学生姓名： 王 杰 专业班级： 焊接技术及自动化2班 学 号： 20071320224 指导教师： 薛春霞 2010年4月25日独创性声明 本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日毕业论文版权使用授权书 本毕业论文作者完全了解学校有关保留、使用毕业论文的规定，即：学校有权保留并向有
2、关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权郑州职业技术学院要以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。 保密，在_年解密后适用本授权书. 本论文属于 不保密。（请在以上方框内打“”）毕业论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘 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
3、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 ha
4、rd 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 t
5、echnique 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
6、 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
7、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IAbstractII目 录III第1章 引言1第2章 锅炉和压力容器的新发展22.1气体保护焊在锅炉和压力容器上的新发展
8、22.2锅炉和压力容器焊接自动化的新发展22.3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43.1激光焊接技术的运用43.2电子束焊接技术的运用43.3蛇形管附件机器人焊接技术的应用53.4水冷壁管排附件机器人焊接技术的应用53.5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
9、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
10、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
11、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
12、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（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，
13、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300mm的管座角焊缝自动埋弧焊机，并对锅筒上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
14、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
15、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
16、管，既保证了焊接质量，又节约了大量采购费用。3.3蛇形管附件机器人焊接技术的应用国内锅炉企业对于蛇形管组件焊接除了管子对接采用机械焊之外，其余附件与管子焊接均采用手工焊。日本三菱重工有三条蛇形管组装线，每条生产线上有7-8台龙门架，布置在同一条轨道上，在龙门架上安装机械手，用于附件与管子及附件与附件之间的焊接，焊接方法为CO2气体保护焊，焊接结束后再由机械手将工件移到平板车上运走9。3.4水冷壁管排附件机器人焊接技术的应用日本三菱重工在膜式水冷壁管排上附件焊接同样采用专用机器人技术与设备。焊接机器人装配在龙门架上，龙门架可沿布置于工作平台上的轨道移动10。每个龙门架上配有两台机器人，焊接方法为
17、CO2气体保护焊，焊丝直径为1.2mm。3.5集箱管座机器人焊接技术的应用 集箱上的大管座角焊缝一般为马鞍形，且随着管座直径的增加其马鞍落差也随之增大，因此集箱管座自动焊设备的开发与应用有相当大的难度。日本三菱重工对于集箱上大管座角焊缝焊接采用手工氩弧焊封底，其余采用机器人进行焊接。焊接方法为CO2焊，焊丝直径为1.2mm。焊前，集箱一端用一个特殊的立式卡盘卡住，集箱的其它部位放在滚轮架上，而机械手及其系统布置在与滚轮架平行的轨道上，可沿集箱轴线方向移动。 对于集箱上的较小管座，日本三菱重工同样采用人工装配方法，即本体上所有的管座通过手工氩弧焊点焊，一般短管接头为一次全部装配好，长管接头为一排
18、排装配，然后采用机器人进行焊接11。既提高了焊接效率，又确保了焊接质量。结 论1、我国电站锅炉、压力容器和管道已进入高参数和超高参数的发展阶段，必须选用各种新型的耐热钢，耐蚀钢，抗氢钢和高强度钢。这些钢种及其相配的焊接材料目前尚未国产化。期望我国钢铁工业和焊材制造行业能在短期内满足锅炉、压力容器和管道制造行业发展的需要。 2、在我国锅炉、压力容器和管道制造企业中，已推广使用了多种技术先进的高效焊接法，引进了为数不少的现代化焊接设备，焊接生产的工艺水平已达到较高的水平。为适应锅炉压力容器和管道需求量的不断高速增长，应当进一步开发，推广生产效率更高的先进焊接方法和工艺。 3、在高灵敏传感技术，计算
19、机控制技术和精密机械高度发展的今天，焊接过程的全面自动化已从实验室进入工业生产领域，锅炉、压力容器和管道制造业有望率先实现焊接生产过程的全面自动化。4、节能仍是锅炉和压力容器焊接技术的重要发展方向之一，重所周知，焊接是一项非常耗能的技术，如何开发体积小、耗能少的焊机和提高焊接电源的可靠性、质量稳定性和可控性，以及优良的动感性，也是我们着重研究的课题。开发研制具有调节电弧运动、送丝和焊枪姿态，能探测焊缝坡开头、温度场、熔池状态、熔透情况，适时提供焊接规范参数的高性能焊机，使焊接技术由“技艺”向“科学”演变，也是未来在实现焊接自动化方面需要解决一个重要课题。参考文献1 王康印. 红外检测. 北京：
20、国防工业出版社，20032 英若采. 熔焊原理及金属材料焊接. 北京：机械工业出版社，20003 熊腊森. 焊接工程基础. 上海：上海交通大学出版社，20024 俞尚知. 焊接工艺人员手册. 上海：上海科学技术出版社，20015 康云武主. 金属熔焊工艺. 北京：水利电力出版社，19956 邢晓林. 焊接结构生产. 北京：化学工业出版社，20027 吴润辉. 船舶焊接工艺. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，19968 郑远谋. 爆炸焊接与金属复合材料. 复合材料学报，19999 赵熹华. 压力焊技术新发展. 哈尔滨：中国焊接学会四十周年、协会十五周年纪念文集，200210 日本溶接学会编. 熔接
21、接合便览. 东京：丸善出版社，199411 云庆华. 锅炉压力容器无损探伤技术. 天津：天津科学技术出版社，1985致 谢大学三年的学习生活即将结束，在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本课题在选题及研究过程中得到薛春霞老师的悉心指导。薛春霞老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。薛春霞老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却终生受益。对薛春霞老师的感激之情是无法用言语表达的。再次感谢。感谢薛春霞老师、刘爱红老师、赵彦文老师、权国辉老师等对我的教育培养。他们细心指导我的学习与研究，在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。感谢我的同学侯洋洋、郭杏、朱银峰、郭胜稳三年来对我学习、生活的关心和帮助。
