港机中自动化焊接的应用

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1引言

20世纪70年代，集装箱式的港口运输模式开始在世界范围内流行，尤其是在国际标准化组织国际集装箱系列标准确定后，在全世界范围内，越来越多的国家和地区开始建立集装箱码头，同时，一大批生产港口码头机械设备的企业也如雨后春笋般相继成立。南通振华重型装备制造有限公司是一家专门从事海上重工以及港口机械的制造企业。港机焊接自动化也成为重型装备制造企业业务开展的关键工作，这要求南通振华重型装备制造有限公司在现有港机焊接技术的基础上，结合自身的实际情况，通过技术创新方式，提升自身港机的自动化焊接水平。

2自动化焊接简介

2.1港机自动焊接技术

南通振华重型装备制造有限公司的轨道吊箱梁焊接采用的自动化焊接技术主要为自动角焊技术，即通过对轨道吊箱梁构造的分析，从箱梁通条外角以及箱梁构件纵向筋外角进行焊接作业。目前，使用较为普遍的2种焊接模式为基于焊接位置差异的侧吸式自动角焊和平吸角焊接。

2.2港机焊接要求

目前，国际上港机焊接作业主要遵从的焊接规范为美国所提出的AWS规范，同时，结合ANSI/AWSD1.1《钢结构焊接规范》的要求进行港机焊接操作。目前，南通振华重型装备制造有限公司在港机焊接要求上主要遵从于ANSI/AWSD1.1《钢结构焊接规范》，并结合ANSI/AWSD1.5《桥梁焊接规范》进行操作。在具体的焊接操作过程中，所采用焊接方法均需要在图纸上标明采用的焊接方法，在重点焊接部分还需要在图中明确标记出应采用的检测方法。在对港机进行焊接的过程中，主要存在以下几点焊接要求：

（1）进行焊接操作的施焊人员必须是经过专门培训后的工作人员，港机焊接中的一些重要的焊接工作，必须由通过国家产品技术要求验证后的焊接人员进行焊接操作；

（2）露天焊接时，在大雾、大风、下雨、下雪以及温度小于-18℃时，不得进行焊接；

（3）焊接操作前，需要对焊缝附近大于2cm的边缘进行清洗，并且在完全清理油渍、成块的铁锈氧化皮等杂质后才能施焊；

（4）对于低合金钢结构件，焊接时必须严格基于其要求、用途、环境温度进行预热操作。按照规定，当δ（δ为钢板厚度）≤16mm时，－10℃环境下进行焊接操作前需要在150～200℃下进行预热；δ＞16～25mm时，－5℃环境下进行焊接操作前需要在150～200℃下进行预热；δ＞25～50mm时，0℃环境下进行焊接操作前需要在150～200℃下进行预热；δ＞50mm时，任何环境下进行焊接操作前需要在150～200℃下进行预热规定施焊，并且在焊接完成后，还要进行保温缓冷，以避免在焊接过程中因为低温导致脆性形变；

（5）对于部分碳素钢结构件，如焊接成型后δ＞50mm的厚板结构因为一些特殊原因需要在环境温度在0℃以下时进行低温施焊以及无法自由进行变形、角位移约束以及四周线位移约束结构的焊接作业，焊接时，为避免出现脆性断裂以及裂纹，需要在焊接操作前基于工艺文件规定以及技术要求进行缓冷和预热操作；

（6）对于部分需要对其进行力学性能试验的重要结构，需要事先焊接试验板，焊接试验板的厚度、材质、坡口形式以及尺寸上必须做到和焊接工件之间的绝对一致，以避免在对工件焊接时出现问题；

（7）多层焊接时，应将已完成焊层的金属飞溅物和熔渣物清除后再进行焊接；

（8）双面对接焊需要去除焊根，可采用的去除方法主要有机械加工法以及碳弧气剖法2种；

（9）多层焊接时，应尽可能地选择平焊位置，以确保焊接质量。

3侧吸式角焊小车

侧吸式角焊小车是目前南通振华重型装备制造有限公司在轨道吊箱梁焊接中应用十分广泛的一种自动化焊接技术，主要用于轨道的支腿以及大梁处的外角焊接作业，其工作强度较低，焊接效率高且焊接后成形外观十分美观。

4平吸角焊小车

平吸角焊小车也是目前在南通振华重型装备制造有限公司轨道吊箱梁焊接中应用十分广泛的一种自动化焊接技术。单面连续焊接作为一种自动化焊接技术，较之传统的人工操作的纵向间断焊接技术，其优势主要集中在5个方面：

（1）单面连续焊接基于自动角焊小车完成焊接作业，对焊接操作的人工需求较低；

（2）单面连续焊接中使用的自动焊接小车十分轻便，体积小，操作便捷，在现场操作中可以很好地适应现场作业，较之传统手工焊接的方式，在焊接效率和质量上都有很大的提升；

（3）焊接作业很大部分都是依托于自动角焊小车完成，因此，对操作人员的技术要求很低，只需要通过较短的培训便可以操作自动角焊小车，在人工成本上可以大大降低；

（4）焊接操作连续完成，因此，焊接完成后的外形十分美观，无须再进行大量的打磨操作，节约打磨成本，同时提升焊接效率；

（5）避免了人工操作可能存在的失误情况，因此，焊接质量更有保障。较之传统的手工焊接方式，采用自动化单面连续焊接方式对同等长度的焊缝进行焊接时，在焊接总费用上减少了42%，在焊接人工上降低了17%，同时实现了焊材的节省，起到了焊接成本降低，焊接效率提升的效果。

5结语

本文以南通振华重型装备制造有限公司轨道吊箱梁焊接为例，就侧吸式角焊小车、平吸角焊小车2种自动化焊接技术和传统工人焊接操作的费用和人工进行了比较，证明自动化焊接焊接在焊接效率和成本上都更有优势，值得在我国港机焊接作业中推广使用。