一、前言

　　繼十三陵、二灘等國內(nèi)已建工程和三峽、龍灘在建的重大水電工程之后，大型電站輸水壓力鋼管和鋼襯（以下簡稱鋼管）的結(jié)構(gòu)等變化十分明顯，第一：尺寸巨大，長江三峽大壩的管鋼直徑為12.4m，烏江彭水水電站管鋼最大直徑為14m，超過了國內(nèi)外已有的大型壓力鋼管尺寸；第二：管壁鋼板強(qiáng)度等級高，500MPa級應(yīng)用廣泛，600MPa級調(diào)質(zhì)鋼得到了較大范圍的推廣。第三：工程數(shù)量大而建設(shè)工期短，制造安裝生產(chǎn)強(qiáng)度高。為了適應(yīng)這樣的形勢變化，鋼管制造安裝技術(shù)在傳統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)上得到了大的發(fā)展，自動焊接技術(shù)在壓力鋼管制造中得到了較為廣泛的運(yùn)用，大型專用施工設(shè)備在壩內(nèi)鋼管安裝中發(fā)揮了重要的作用，相對而言，由于施工空間的限制，大型鋼管在洞內(nèi)埋管方面受到限制，通常的運(yùn)輸?shù)跹b設(shè)備不能發(fā)揮作用，特別對于地處高山峽谷地帶的大型水電工程，鋼管在工地運(yùn)輸和安裝時存在較大困難，目前的施工方法還過多地依賴于傳統(tǒng)的土法運(yùn)輸和手工焊接，這些問題將導(dǎo)致施工工期較長并可能在支洞開挖等方面多花費(fèi)數(shù)以百萬計的費(fèi)用。因此，針對近期即將大規(guī)模開發(fā)建設(shè)的水電站（如瀑布溝、溪洛渡、向家壩、錦屏等）大型洞內(nèi)鋼管工程的共同特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)代工程的先進(jìn)技術(shù)，研究與之相適應(yīng)的洞內(nèi)鋼管制造安裝工藝是十分必要的。

　　二、國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)發(fā)展?fàn)顟B(tài)

　　為提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動強(qiáng)度，國外焊接生產(chǎn)機(jī)械化、自動化已達(dá)到很高的程度。工業(yè)發(fā)達(dá)國家焊接機(jī)械化、自動化程度已達(dá)到熔敷金屬量的65%以上。氣體保護(hù)焊作為高效優(yōu)質(zhì)節(jié)能節(jié)材的焊接方法在國外已得到廣泛應(yīng)用，日本在1998年已達(dá)到熔敷金屬量的77.6%.國外大型造船廠開始應(yīng)用的門架式鋼板縱縫拼焊機(jī)技術(shù)，采用多絲高速埋弧焊工藝，配真空吸盤平臺或電磁平臺，其最大焊接行程達(dá)12m，一次行程可焊板厚最大為40mm。一些高效優(yōu)質(zhì)的焊接方法如電子束焊、激光焊、等離子焊、焊接機(jī)器人工作站、焊接柔性生產(chǎn)系統(tǒng)、窄間隙焊接技術(shù)、雙絲高效氣體保護(hù)焊技術(shù)等在國內(nèi)已經(jīng)得到運(yùn)用，但我國焊接自動化率為熔敷金屬量的約30%-50%，應(yīng)用的廣度和水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比尚有一定的差距。

　　目前，國際上技術(shù)先進(jìn)的重型焊接滾輪架最大的承載重量達(dá)1600T，自動防竄滾輪架的最大承載重量達(dá)800T，采用PLC和高精度位移傳感器控制，防竄精度為±0.5mm。變位機(jī)的最大的承載重量達(dá)400T，轉(zhuǎn)矩可達(dá)450KNm�？蚣苁胶附臃�轉(zhuǎn)機(jī)和頭尾架翻轉(zhuǎn)機(jī)的最大承載重量達(dá)160T。焊接回轉(zhuǎn)平臺的最大承載重量達(dá)500T。立柱橫梁操作機(jī)和門架式的操作機(jī)的最大行程達(dá)12m.龍門架操作機(jī)的最大規(guī)格為8m×8m。我國已能生產(chǎn)6m×6m以上大型立柱—橫梁埋弧焊或窄間隙埋弧焊操作機(jī)，500T重型滾輪架及重型、輕型自動防竄滾輪架，防竄精度為±1.5mm，100T大型變位機(jī)和大、中型翻轉(zhuǎn)機(jī)等。批量生產(chǎn)H型鋼和箱形梁焊接生產(chǎn)線以及各種類型的按用戶需要定制的專用成套焊接設(shè)備，并大量采用交流電機(jī)變頻調(diào)整技術(shù)，PLC控制技術(shù)和伺服驅(qū)動及數(shù)控系統(tǒng)，焊接裝備的自動化程度有了很大的提高，某些操作機(jī)還配備了焊縫自動跟蹤系統(tǒng)和工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)。近年來，在厚壁管道生產(chǎn)中，窄間隙MAG焊、窄間隙熱絲TIG焊等工藝的應(yīng)用范圍日趨擴(kuò)大，因此為窄間隙設(shè)備發(fā)展提供了有利的條件。從600MW鍋爐開始采用了8000噸油壓機(jī)壓制汽包筒體瓦瓣片和窄間隙埋弧自動焊工藝焊接筒體縱縫，實(shí)現(xiàn)了厚壁長筒節(jié)（單節(jié)最大長度7000mm，最大厚度250mm）壓制工藝自動化和焊接工藝高效率化。新型燃?xì)饧訜崞骱碗娂訜嵩O(shè)備得到廣泛的應(yīng)用，例如，紅外燃?xì)饧訜崞鳎�引射式液化氣加熱器等比傳統(tǒng)的燃?xì)饧訜崞魈岣邿嵝��?0%以上，而且更加安全和方便。

　　自動控制技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用正在徹底改變傳統(tǒng)制造業(yè)的面貌，其中焊接生產(chǎn)過程的全自動化已成為一種迫切的需求，它不僅可大大提高焊接生產(chǎn)率，更重要的是可確保焊接質(zhì)量，改善操作環(huán)境。隨著整個制造業(yè)水平的提高，企業(yè)的經(jīng)營理念發(fā)生了很大的變化，高產(chǎn)量已讓位于高質(zhì)量、勞動密集型已逐步被知識密集型所取代。大量采用自動化焊接專機(jī)，生產(chǎn)線和柔性制造系統(tǒng)已成為一種不可阻擋的趨勢，這同樣也是水電金屬結(jié)構(gòu)專業(yè)發(fā)展的大方向。