上海水生环境工程有限公司 上海市 200433
摘要：机械焊接工艺作为建设工程中的一项关键技术，关系着机械设备使用情况，占据着重要的施工地位。然而，根据工程建设情况来看，传统机械焊接工艺存在局限性，时常出现焊缝收缩、夹渣、未熔透等质量缺陷，难以满足实际施工需求。基于此，本文重点阐述焊接工艺现状及发展，以此来突破传统工艺的局限性，全面提高工程机械焊接质量与作业效率。
关键词：工程机械；焊接工艺；现状；发展趋势
一、工程机械焊接工艺现状
1、常用焊接工艺
在建设工程中，常用焊接工艺为气体保护焊、压力焊、手工电弧焊、钎焊四类，不同种类焊接工艺的操作要点与流程步骤存在差异，具体如下。
1.1气体保护焊
操纵焊炬喷嘴装置，使用熔化极活性气体作为电弧介质，持续向工件以及焊丝部位释放电弧，在高温条件下出现焊丝母材熔化现象，完成焊接作业。此项技术有着具备连续送丝条件、焊接变形量小、实现稳定喷射过渡的优势，根据所使用外加气体种类和焊接电源。
1.2压力焊
通过对被焊工件施加压力，焊材与工件结合面在压力作用下处于紧密贴合状态，出现塑性变形现象，表面金属原子接近至0.3-0.5nm左右并形成金属键，取得焊接效果，形成焊接接头。同时，压力焊工艺体系由电阻焊、冷压焊、摩擦焊、超声波焊接等技术组成，可根据焊接条件与工件材料品种选择相应的焊接手段，适用范围较广。
1.3手工电弧焊
采取手工操作方式，通过释放电弧热量，使得焊条与焊件出现金属熔化现象，在二者结合面形成熔池，冷却后形成焊缝，即可完成焊接作业。此项方法有着操作简单、具备全位置焊接条件的优势，但焊接效率低下。
1.4钎焊
使用熔点较低材料作为钎料，对钎料与焊件进行加热处理，钎料先一步出现熔化现象，充分填充工件缝隙，完成焊接作业。此项技术有着工件变形量小、接头部位光滑的优势，衍生出电弧螺栓钎焊、火焰钎焊、烙铁钎焊等工艺。
2、工程机械焊接工艺局限性
随着建设工程质量要求的不断提高，以及焊接工件尺寸的增加，传统机械焊接工艺在实际应用期间暴露出诸多缺陷问题，难以满足实际施工需求。例如，在山东日照飞机场油库项目中，在油罐底板与壁板焊接期间出现底板边缘上翘、焊缝形成过大残余应力的技术难题。针对于此，虽然采取锤击壁板焊缝使焊缝延伸与降低残余应力、使用氧气乙炔火焰加热立缝、分段退焊减小焊接线能量、罐壁与底间两侧角缝应各焊3遍成形来强化冲击韧性等技术措施，在一定程度上解决了上述技术难题。但却导致焊接工艺流程极为繁琐，对操作水平有着严格要求，同时，并未彻底突破传统机械焊接工艺的局限性，油罐底部受力状况有待进一步改善。
二、工程机械焊接工艺的未来发展趋势
1、自动化发展
在自动化发展方面，根据实际应用情况来看，工程机械自动化焊接技术较为成熟，在诸多项目中均得到实践应用，与手工操作方式相比，虽然需要开展程序编程、配置自动化焊接设备、构建闭环反馈系统等前期准备工作，但焊接质量与作业效率均得到明显提升，充分论证了工程机械自动化焊接工艺在技术层面的可操作性与应用价值。在应用自动化焊接技术时，注重做好焊接设备选型与传感器安装工作，根据系统开环/闭环控制方式和焊接条件选择配置自适应焊接设备、刚性自动化设备或是具备较高智能化程度的自动焊接设备。同时，在焊接设备上安装传感器装置，在焊接过程中持续采集焊接特征量，核对实时量测值与预先设定的理想值，由系统对偏差值进行纠偏调整，或是由操作人员调整焊接方案与设备运行参数，以此实现闭环/开环自动化焊接系统的稳定运行。
2、网络集成化发展
目前来看，工程机械智能化焊接技术体系尚不成熟，智能化程度有待进一步提升，仅在少数应用场景中得到落地推广。
而自动化焊接技术体系虽然较为完善，但无法处理较为复杂的焊接任务与有效应对突发状况，主要用于替代人工完成基础性焊接操作，技术适用范围受限。
在这一工程背景下，为及早突破传统工程机械焊接工艺的局限性，减少焊接质量通病与操作事故的出现，立足现有技术条件，需要重点推动工程机械焊接工艺的网络集成化发展，将焊接设备接入控制系统，操作人员在界面远程下达各项控制指令，完成焊接操作。与传统手工操作方式相比，既可以减小人为因素对焊接质量造成的影响，提高焊接精度，准确掌握与控制焊件温度、电弧燃烧效果、弧焊电源空载电压、焊条涂层厚度与均匀性等参数，同时，网络操作系统具有故障自诊、自动报警、焊接方案预设等多元化使用功能，切实满足了不同工程背景下的机械焊接操作需求。
3、智能化发展
在传统工程机械焊接工艺体系中，主要采取手工操作方式，受人为因素影响，焊接质量与效率存在不确定性，较为依赖操作人员的工作经验与实操能力，且焊接质量还将受到外部环境和现场作业条件的影响。
通过人工智能技术和信息传感技术，在焊接作业区内安装传感器，提前编写工程机械焊接控制程序，系统基于程序运行准则，自动控制焊钳等工具设备开展母材清理、焊材预热、释放电弧等操作，替代人工完成焊接操作。同时，智能化系统将模拟人类思维方式，结合所采集现场监测信号，如焊材工件实时温度值、焊条焊件熔化状态、焊条实时位置、熔池熔透量等，准确掌握工程机械焊接状况与判断焊接质量，及时发现夹渣、焊接裂纹等质量通病，向操作人员发送报警信号，由系统根据质量通病类型和产生原因采取相应处理措施，调整工程机械焊接方案。例如，在焊接机器人接收到焊接操作任务后，在系统中构建相应的数学计算模型，编制焊枪轨迹序列，导入约束条件与关节空间限制条件，从而向焊接机器人的运动关节与执行单元下达控制指令，调整机器人控制姿态和机械臂位置，按设定轨迹平稳完成焊枪空间运动任务。
4、机械焊接反变形工艺
焊接不当很容易发生角变形、横纵变形、波浪变形等问题，致使工件规格尺寸不符合施工要求，存在质量安全隐患。而在传统工程机械焊接工艺体系中，针对焊接变形问题主要采取工件矫正方法，使得焊接工作量增加，且矫正效果不理想。
因此，需要重点研发机械焊接反变形工艺，采取人工干预手段，提前对焊件沿残余变形相反方向加以变形处理，形成一个具有弹性的反向变形量，在工程机械焊接过程中由此抵消一部分的残留变形量，使得焊件经过轻微程度的收缩变形后形成满足设计要求的造型尺寸。
5、低温焊接工艺
在早期建设工程中，如果处于冬季施工背景，机械焊接质量会受到低温条件影响，容易出现焊缝过窄、焊接材料脆裂、未熔透等质量通病。针对这一问题，主要采取设置防护棚、设置保温岩棉层保温缓冷等措施，但实际效果有限。因此，需要重点研发改进低温焊接工艺，在工艺流程中增设焊前预热、层间温度控制、焊后加热工序。其中，在焊前预热环节，提前将焊材与工件加热至一定温度，减小工件焊材在焊接前后的温度差，避免因温度剧烈变化而出现不均匀收缩现象。在层间温度控制环节，持续对母材焊接点实时温度进行观测，将焊接点的最低温度值保持在母材整体温度值及以上，如果温度差值过大，将会影响到焊接质量。最后，在焊后加热环节，在焊接完毕后，操作人员对焊材开展二次加热作业，起到改善扩散氢扩散状态的作用，避免焊材脆断、裂纹问题出现。
结语：综上所述，企业应加大对工程机械焊接工艺的研发力度，结合实际施工需求，重点研发低温焊接、机械焊接反变形等工艺，进一步实现自动化、网络集成化与智能化发展，这也是实现工程预期建设目标和保证管道设备安装质量的重要举措。
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