核電建設(shè)中存在大量的預(yù)埋件焊接工程，因此預(yù)埋件的焊接合格率關(guān)系著核電建設(shè)的施工質(zhì)量和效率。為提質(zhì)增效降本，以科技創(chuàng)新助推核電高質(zhì)量建設(shè)，中核二二鋼結(jié)構(gòu)分公司立足項(xiàng)目需求，成功研發(fā)自動(dòng)埋弧螺柱焊設(shè)備。

應(yīng)運(yùn)而生，設(shè)備工藝向“新”升級(jí)

目前華龍一號(hào)、AP1000、CAP1000等系列核電堆型中存在著大量T型接頭的預(yù)埋件鋼筋，以往主要依靠焊工使用手工埋弧焊工藝完成鋼筋焊接，需要人工持續(xù)把持焊槍。在焊接過(guò)程中想要精確控制尺寸，保證焊接穩(wěn)定性、效率和一次合格率，對(duì)焊工的技能和經(jīng)驗(yàn)要求較高。

因此，提升預(yù)埋件埋弧螺柱焊接效能成為迫在眉睫的任務(wù)。鋼結(jié)構(gòu)分公司成立專項(xiàng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在手工埋弧螺柱焊的基礎(chǔ)上研制出了自動(dòng)埋弧螺柱焊設(shè)備。在焊接過(guò)程中，無(wú)需人工手持焊槍，操作簡(jiǎn)單，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，有效緩解了高級(jí)焊接技能人才短缺問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了預(yù)埋件焊接過(guò)程自動(dòng)化，一次合格率99%以上，無(wú)損檢測(cè)一次合格率100%，大大提高了預(yù)埋件焊接質(zhì)量。

厚積薄發(fā)，焊接樣機(jī)向“優(yōu)”改進(jìn)

研發(fā)過(guò)程中，鋼結(jié)構(gòu)分公司以公司技能大師工作室和焊接技術(shù)創(chuàng)新工作室為依托，成立青年黨員攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，以青年黨員骨干帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難。

針對(duì)傳統(tǒng)手工埋弧螺柱焊使用中出現(xiàn)的問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)開展了自動(dòng)埋弧焊接設(shè)備的原型設(shè)計(jì)，它主要由控制系統(tǒng)、焊接電源、埋弧螺柱焊槍三部分組成。其中，針對(duì)焊接電源的選擇，團(tuán)隊(duì)對(duì)3種不同品牌型號(hào)焊接電源分別從便攜性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性以及焊接電流適用性等4個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，最終選擇了現(xiàn)有的埋弧焊接電源，可降低設(shè)備整體成本。

鋼筋?yuàn)A持是設(shè)備研發(fā)過(guò)程中的重中之重，團(tuán)隊(duì)對(duì)機(jī)械、氣動(dòng)、電動(dòng)3種鋼筋?yuàn)A持方式進(jìn)行反復(fù)對(duì)比分析，不斷試驗(yàn)和優(yōu)化夾持工裝結(jié)構(gòu)，最終成功研發(fā)了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易維護(hù)、夾持力度大且穩(wěn)定的氣動(dòng)自動(dòng)夾持工具。

另外，團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了埋弧螺柱焊接系統(tǒng)，采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式，通過(guò)系統(tǒng)可精確控制鋼筋的提升、下壓、起弧等參數(shù)，可根據(jù)不同鋼筋的焊接需求，直接在控制系統(tǒng)上設(shè)置和選擇焊接參數(shù)，無(wú)需人員參與。在團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)達(dá)半年的努力下，于2023年3月成功研發(fā)出了第一代原型樣機(jī)。

此后，團(tuán)隊(duì)加快樣機(jī)優(yōu)化與系統(tǒng)升級(jí)進(jìn)度。采用快速接口解決了線纜凌亂問(wèn)題，通過(guò)無(wú)線控制器實(shí)現(xiàn)電磁自動(dòng)吸附，并配上一體式的不銹鋼外殼;尤其是對(duì)于大直徑鋼筋的焊接，通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)增加鋼筋提升速度與時(shí)間，解決了焊接起弧異常和外觀成形一致性較差的問(wèn)題。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性進(jìn)行了批量測(cè)試，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，一次合格率99%以上。歷時(shí)3個(gè)月反復(fù)測(cè)試，成功研發(fā)出顏值與性能兼具的第二代設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了可產(chǎn)品化制造。目前已獲2項(xiàng)專利授權(quán)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

順勢(shì)而為，焊接設(shè)備向“廣”應(yīng)用

目前，第二代設(shè)備已在三門核電二期3號(hào)機(jī)組鋼穹頂制作鋼筋全熔透焊縫焊接中推廣應(yīng)用，完成了2000余根鋼筋焊接，焊接性能穩(wěn)定，焊縫成形美觀，焊后無(wú)需打磨，節(jié)省了大量的打磨時(shí)間。

同時(shí)，該設(shè)備具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，相比于傳統(tǒng)手工埋弧螺柱焊和手工氣保焊，自動(dòng)埋弧螺柱焊可顯著節(jié)約施工成本，且具有廣泛的應(yīng)用前景。

下一步，中核二二鋼結(jié)構(gòu)分公司將繼續(xù)堅(jiān)持推動(dòng)焊接技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)，加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，助力核電工程高質(zhì)量建設(shè)。

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