“钢铁焊将”实现一键启动、焊缝无忧

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本报记者 吴铎思 本报通讯员 肖君

从工人进入空间狭小、环境恶劣的储罐浮舱进行焊接操作，到实现智能焊接机器人进入储罐浮舱内作业，这一步，在石油行业历经了数十年。

前不久，在新疆克拉玛依市举办的首届人工智能应用大赛决赛暨创新成果展上，中油（新疆）工程有限公司主导研发的智能焊接机器人亮相，吸引了观众的驻足。

填补相关领域智能装备应用空白

这台智能焊接机器人于今年5月27日在辽宁锦州港原油储罐区工程首焊成功。这是国内首台基于人工智能（AI）与机器人技术的储罐浮舱智能焊接系统，也是国内首次实现大型储罐浮舱的智能焊接，大幅解决了长期以来传统人工焊接强度大、安全风险高、焊缝质量易波动的行业难题，获得相关发明专利4件，软件著作权2件，自治区科技成果2项，主、参编储罐施工国家标准、行业标准、团体标准共3项，通过专家评审，填补了国内该领域智能装备应用的空白。

此前，在长达几十年的时间里，储罐浮舱的焊接工作，只能由工人进入舱内，忍受里面的炙烤烟熏，躺着、侧着身体完成着焊接作业。因为对眼睛的伤害较大，作业时的电弧光、金属飞溅物、有害气体等，焊接工人往往干到一定年龄，就不得不自动退出这个岗位。而这个又苦又累的危险工种，也让一些年轻人望而却步，个别地方甚至出现人员“青黄不接”的状况。

近年来，我国石油化工储罐建造进入一个新的高速发展期，规格向大型化发展。储罐双盘浮舱由钢板、隔舱、桁架等部件焊接而成，结构强度及密封性能要求高。然而，大型储罐浮舱焊接仍一直采用手工焊接，夏季钢板温度超50℃，焊工受限空间作业，每完成一道焊缝都是对生理极限的挑战。同时，时常出现接头不良、气孔等焊接缺陷和质量隐患，人工返修率达5%至8%，影响储罐的安全运行。如今，这台智能焊接机器人的问世，让焊接工人不再遭遇工作风险，焊接作业变得更加高效。

技术创新打造“钢铁焊将”

从2022年开始，中油（新疆）工程有限公司组建了以张成杰、杨志军等为主创人员的团队，通过基于视觉智能识别技术、智能路径规划等AI算法，开展大型储罐浮舱智能焊接机器人研究。

主创团队成员建立浮舱三维模型，进行机器人设计、焊接部署、姿态设想，研判组焊顺序等技术准备工作。并组织大家实地踏勘，感受现场环境、酷热天气、浮舱内焊接烟尘、高温、缺氧等受害情况，将机器人需要适应的钢板、桁架、环侧板等情况，细分为浮舱智能焊接的12项典型场景。

当时，杨志军和伙伴们一度感觉到这个项目特别难：浮舱内空间那么小，机器人要想在里面“闪转腾挪”地自由行走，得做尺寸足够小到什么样而稳定性又很强的机器人？最终，他们给机器人采用了强磁性履带底盘，实现了机器人的稳定行走。又给机器人制作了6个自由度机械臂，这些机械臂能模仿人的动作，实现平焊、仰焊等不同的焊接动作，可覆盖储罐浮舱焊接各个部位，实现灵活移动与多元场景自主适配。

杨志军介绍，智能焊接机器人系统以“多源感知、智能决策、精准执行”为核心，通过融合多种传感器数据，实现对焊接环境的全面感知。

“一键启动，焊缝无忧”

在施工现场，这个AI“钢铁焊将”稳稳吸附在浮舱内壁，自动识别焊缝、精准起弧，成功完成多种高难度、复杂场景下的自动化焊接任务，展现了较好的自适应能力。

张成杰说：“这项技术实现储罐浮舱自动化焊接突破，减少密闭空间作业风险，降低尘肺病等职业危害，同时推动焊接数字化及新型技工培养，加速工程建设智能化升级。技术高度契合国家‘智能制造’‘绿色安全’‘新质生产力’方向，未来可迭代为高端装备制造核心，不仅适用于石油储罐浮舱，还可用于船舶、管道等狭小空间作业。”

张成杰认为，智能焊接机器人的研发成功及应用，将为加快智慧城市建设及未来油田建设，提供强有力的科技支撑。此外，通过“一键高质量”焊接解决方案，将带动国产高端焊接材料、智能装备等产业链协同发展。

从人工到智能，从危险到安全，从低效到精准，储罐浮舱智能焊接机器人用算法替代汗水，用钢铁替代血肉，实现“一键启动，焊缝无忧”，让焊接工人告别作业风险。