英尼格瑪ENIGMA GIIW技術(shù)助力膜式水冷壁智能堆焊降本增效

來源：英尼格瑪  

隨著鍋爐中燃燒物多樣化的發(fā)展趨勢，燃燒物對鍋爐膜式壁的腐蝕性愈加強(qiáng)烈，在膜式壁表面堆焊一層耐腐蝕材料成為延長膜式壁使用壽命的重要措施。然而，傳統(tǒng)的焊接方式對人工依賴程度高、生產(chǎn)效率低、成本高且生產(chǎn)質(zhì)量也不夠穩(wěn)定。ENIGMA通過基于圖形圖像技術(shù)（GIIW）驅(qū)動的智能焊接技術(shù)完成膜式壁全自動化生產(chǎn)工序，極大的改善了這一問題，生產(chǎn)過程可減少80%人力，節(jié)省50%材料成本，效率提升30%，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種機(jī)械設(shè)備正沿大型化、高效率、高質(zhì)量的方向發(fā)展，對機(jī)械產(chǎn)品的可靠性和使用性能要求越來越高。堆焊作為材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快速的工藝方法，可以提高產(chǎn)品和設(shè)備的性能、延長使用壽命、降低成本，因此越來越多地應(yīng)用于各個工業(yè)部門零件的制造和修復(fù)中。

堆焊是在零件表面或邊緣熔敷耐磨、耐蝕或特殊性能的金屬層來制造雙金屬零件或修復(fù)外形不合格的金屬舊零件的工藝方法。隨著企業(yè)對于焊接工件的要求逐漸個性化，焊接工藝愈加復(fù)雜，而參數(shù)和焊接工藝有限，焊接逐漸向智能化方向發(fā)展，智能化無人化焊接也必然成為未來工業(yè)制造的發(fā)展趨勢。

客戶需求
案例中的工件為膜式水冷壁，膜式壁是大型水管鍋爐的受熱面，鍋爐由管道和鰭板制成，其主要吸收爐膛中高溫燃燒產(chǎn)物的輻射熱量，工質(zhì)在其中作上升運(yùn)動，受熱蒸發(fā)轉(zhuǎn)換成其他動能，主要用于商業(yè)和工業(yè)發(fā)電。而面對越來越難燃燒和腐蝕性越來越強(qiáng)的燃料變化趨勢，膜式水冷壁服役環(huán)境日趨惡劣，極易受到鍋爐內(nèi)高溫、煙氣等高溫腐蝕和表面沖蝕，當(dāng)溫度達(dá)到350°以上的高氯含量介質(zhì)氣體，能促使每年2mm以上的鋼材腐蝕，這些因素會導(dǎo)致鍋爐的運(yùn)行存在安全隱患，因此用戶不得不為膜式壁開發(fā)額外防腐措施——在其表面堆焊一層耐腐蝕材料，延長膜式壁的使用壽命，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)企業(yè)核心競爭力。

此案例中，客戶需要在長12米的膜式壁管屏外部，堆焊一層耐腐蝕的Ni625合金來保證膜式壁能夠一次性使用5-6年左右，通常每年腐蝕速度約為0.2~0.3mm，因此最優(yōu)堆焊厚度約為1.2-1.8mm，才能夠保證既節(jié)省材料又達(dá)到耐腐蝕壽命的要求。稀釋率為熔敷金屬被稀釋的程度，對防腐效果起決定性作用，低的稀釋率意味著設(shè)備的使用壽命更長。通常稀釋率采用Fe元素在熔覆金屬中所占的百分比來表示，一般鍋爐膜式壁的Ni625合金堆焊要求稀釋率≤5%。

傳統(tǒng)焊接方式
客戶之前采用半自動化焊接的方式，雖然堆焊由專機(jī)執(zhí)行，但還需人工確認(rèn)焊接位置調(diào)整焊槍姿態(tài)，生產(chǎn)存在弊端：

生產(chǎn)效率低
每一道堆焊焊縫需人工機(jī)械式調(diào)整焊槍位置，需花費(fèi)一定的時間，而且堆焊過程中要人工實時觀察監(jiān)測焊接質(zhì)量，全程陪同生產(chǎn)，人走機(jī)停，無法做到不間斷生產(chǎn)。

人工成本高
半自動化堆焊方式需要人工全程一對一陪產(chǎn)，人工成本高，且因為生產(chǎn)環(huán)境差，導(dǎo)致人員流動性大，在無形中進(jìn)一步增加了企業(yè)的用人成本。

材料成本高
原來的堆焊工藝人為因素干擾大，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，造成材料浪費(fèi)。

解決方案
核心技術(shù)
GIIW—基于圖形圖像技術(shù)驅(qū)動的智能焊接技術(shù)

核心系統(tǒng)設(shè)備
路徑規(guī)劃軟件IungoRP、水冷壁裝夾定位模塊、工業(yè)六軸機(jī)器人、工業(yè)3D相機(jī)、升降平臺、焊接電源和其他焊接設(shè)備。

工藝原理
通過視覺采集圖像信息來識別出鋼管和扁鋼形狀特征和位置信息后，計算堆焊路徑、焊槍姿態(tài)，匹配焊接工藝；并且可以通過3D視覺，修正由于裝夾、變形、零件本身尺寸精度等因素引起的誤差，計算出合理的堆焊路徑和焊接參數(shù)，轉(zhuǎn)換為機(jī)器人執(zhí)行代碼，完成膜式壁自動化生產(chǎn)工序。

GIIW智能焊接技術(shù)主導(dǎo)的焊接生產(chǎn)過程

IungoRP智能軟件——在軟件內(nèi)填寫工件信息，啟動智能焊接
3D視覺掃描——進(jìn)行焊接定位引導(dǎo)，可在無需人工干預(yù)的情況下進(jìn)行測量。
掃描完畢，生成點云圖——圖像特征清晰，為制造提供有力的數(shù)據(jù)支撐。
智能焊接——軟件通過視覺掃描數(shù)據(jù)，自動識別工件表面特征、規(guī)劃焊接路徑并匹配焊接工藝參數(shù)，計算焊槍姿態(tài)，下發(fā)到機(jī)器人。
3D視覺掃描——在線焊后表面質(zhì)量檢測，且檢測結(jié)果具有高精度，高可靠性。

優(yōu)勢
降低材料成本
傳統(tǒng)MIG堆焊方式厚度約為2.5mm左右。而現(xiàn)在設(shè)備采用立向下焊——從上到下水平擺動的方式進(jìn)行焊接，熔池流動性更好，配合CMT焊接技術(shù)及專利能量控制技術(shù)，焊接過程控制數(shù)字化，送絲速度穩(wěn)定，熱輸入量低，有利于減少焊接產(chǎn)生的飛濺，在很大程度上避免了氣孔的產(chǎn)生，從整體上提高了焊接表面成形質(zhì)量，且在保證稀釋率≤5%的情況下，可穩(wěn)定焊接厚度單層堆焊為1.2mm，材料成本可節(jié)省50%左右，大幅度提高了材料利用率，也降低了材料成本。

降低人工成本，提高生產(chǎn)力
應(yīng)用GIIW智能焊接技術(shù)，一個員工可以同時監(jiān)控多套設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)，如果按照8臺設(shè)備計算，傳統(tǒng)堆焊轉(zhuǎn)機(jī)需要8個人陪產(chǎn)，而現(xiàn)在只需要2個人來完成，在保證產(chǎn)能的前提下可減少80%左右的人力。

智能提效，提高生產(chǎn)效率
軟硬件配合，智能化焊接，無人監(jiān)測時也可以不停的焊接，可做到24小時不間斷生產(chǎn)，生產(chǎn)效率提高30%左右。

效果分析
鍋爐膜式壁采用GIIW膜式壁堆焊系統(tǒng)堆焊Inconel625鎳基材料防護(hù)措施后，取得的效果如下：

• 防護(hù)層使用壽命可達(dá)5年以上，實現(xiàn)了發(fā)電設(shè)備的安全生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。
• 解決了受熱面腐蝕問題，其鍋爐受熱面的承受極限溫度有明顯提升，日處理燃燒料量增加可達(dá)30%，取得了良好的社會效益。
• 管壁積灰問題也得到了很好的改善，提高了熱轉(zhuǎn)換效率，從而提高了發(fā)電廠的發(fā)電量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
  

客戶的聲音
目前，應(yīng)用英尼格瑪?shù)腉IIW智能焊接技術(shù)，不僅大幅度提高了我們的生產(chǎn)效率，提升了焊接表面成形質(zhì)量，降低人工及材料成本，還極大的改善了員工的工作環(huán)境。整個堆焊過程標(biāo)準(zhǔn)化、無人化，提升了企業(yè)和產(chǎn)品的核心競爭力，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展助一臂之力。而且相較于傳統(tǒng)焊接，這種智能焊接方式讓員工對未來充滿了希望也有了更深的追求。