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              中國電力報:大型關鍵部件焊接制造技術“再下一城”

              哈電電機智能機器人首次實現轉輪焊接制造
              來源: 中國電力報 瀏覽次數:665 發布時間:2021-04-08

              近日,哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司(簡稱“哈電電機”)在智能制造領域又向前邁出堅實一步,由哈電電機開發的智能機器人首次實現了抽水蓄能機組轉輪的窄間隙焊接制造,焊縫一次探傷符合標準要求,成功實現了“零返修”。這是哈電電機繼1月份首次實現水輪機座環固定導葉機器人焊接后,在發電設備大型關鍵部件焊接制造技術上取得的又一次里程碑式的突破。


              打破傳統實現高質量焊接


              轉輪被稱為水輪機的“心臟”,其制造質量至關重要,直接影響到整臺機組的水力性能及使用壽命。傳統的焊接制造方法需要將產品加熱到100攝氏度,焊工在炙熱的烘烤下手工進行焊接作業,實現高質量焊接難度大,有時還會存在一定程度的返修。另外,轉輪狹長的流道、超厚的母材對焊接可達性也提出了不小的挑戰。同時,轉輪制造過程中龐大的焊接量加上手工焊傳統的V型坡口形式都讓焊接變形很難控制,想要高質量地造出這顆“心臟”并不容易。

              針對上述難點,哈電電機技術人員通過對20多家國內外機器人研發制造企業的走訪交流和對比分析,結合轉輪制造特點和難點,自主選型集成了機器人窄間隙氣體保護焊接系統。首次使用機器人焊接的轉輪,焊接坡口窄而深,僅憑肉眼很難觀察到焊接坡口底部,電流、電壓等各項參數的匹配尤為重要,稍有偏差就容易引發重大質量問題。在經過幾十塊試板和3個大型模擬件的工藝技術攻關后,技術人員得到了成熟的轉輪焊接工藝技術,并將其成功應用到了轉輪焊接制造中。

              在整個機器人窄間隙焊接技術開發過程中,為了使引進的智能化焊接系統更貼合轉輪焊接的特殊過程,技術人員大膽創新,自主對現有焊接槍體進行了適應性改造,優化保護氣體流道;還對控制軟件進行了二次開發,優化焊槍電機運行控制,讓智能化焊接系統更好地適應不同的操作環境,并為將來的遠程遙控焊接打下了良好的基礎。


              智能機器人焊接提質增效明顯


              應用機器人窄間隙技術進行轉輪焊接制造能夠大幅降低焊材使用量,相比傳統手工焊接節約60%左右,相比埋弧焊節約40%左右;在生產效率方面,機器人窄間隙技術優勢明顯,焊接效率約為單個焊工的兩倍;在產品質量方面,機器人窄間隙技術能夠有效控制焊接變形,焊縫一次探傷完全滿足標準要求,做到了“零返修”,相比于傳統手工焊接,質量穩定性得到了大幅提升。

              早在今年1月8日,哈電電機成功攻克機器人窄間隙氣保焊生產應用難題,首次實現發電設備大型關鍵部件機器人焊接。通過應用先進、高效、智能的機器人窄間隙氣保焊技術,哈電電機成功完成大型混流座環固定導葉與環板焊接。經檢驗,焊縫UT(超聲檢測)探傷一次性合格;相比常規焊接方式,單個焊口焊材消耗量下降76%,焊接周期減少50%。以單個焊口為例,焊接周期由常規5班次降低至2.5班次,生產效率大幅提升;焊材消耗量由常規75千克降至18千克,降本效果十分顯著。

              以機器人代替人工進行大型關鍵部件焊接,想要獲得穩定的焊接質量,必須攻克三大技術難題,即機器人應用技術、智能跟蹤反饋技術、窄間隙焊接技術。并且,還要將三種技術像人的手、眼、腦一樣,系統地融合到一起,最終實現在生產上的高效應用。通過走訪交流和對比分析,哈電電機自主選型成功集成了基于超窄間隙焊接智能尋位、跟蹤、反饋技術的窄間隙智能機器人焊接工作站。

              在此基礎上,研發人員不斷摸索調整坡口角度、坡口寬度值,將常規的多層多道改為窄間隙多層單道,進一步開發出窄間隙氣保焊工藝;采用狹窄間隙內導電桿帶動焊絲擺動技術,開發相互匹配的擺動距離、擺動速度、擺動停留時間等工藝參數,保證焊縫成型和側壁熔合質量;開發“焊道排布復合智能反饋輔助技術”,利用智能反饋輔助技術實時調整焊接過程,確保熔合質量,成功解決平焊、橫焊等不同焊接位置側壁熔合質量難題。

              接下來,智能焊接機器人還將陸續在大型混流機組座環、高水頭蓄能座環等大型關鍵部件焊接生產中推廣應用,并逐步擴展至水輪機、發電機其他部套。


              作者:于海江 夏曰濱 徐睦忠

              編輯:高慧君

              校對:王安琪


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