邁向特種設備檢驗檢測的“免人工”時代

浙江省特科院成功研制國內首款球罐爬壁打磨機器人

本報訊 （張 律 記者曹吉根）成本更低、效率更高、效果更好——費時費力的球罐內部打磨工作終于有了自動化方案。歷時6年攻堅，浙江省特種設備科學研究院（以下簡稱特科院）成功研制出國內首款球罐爬壁打磨機器人，球罐打磨不再依賴辛苦的人工作業(yè)。

據了解，該機器人具有高可靠性、免跌落等特點，可以在-20℃~65℃環(huán)境下作業(yè)，速度高于0.5米/分鐘，處理結果不僅符合超聲、磁粉等無損檢測作業(yè)要求，打磨效果還明顯優(yōu)于人工作業(yè)。截至去年年底，該機器人已獲授權專利12項（其中發(fā)明專利5項），目前已在浙江物產化工、浙江鴻基、浙江眾立等化工、儲運等公司得到應用。從先后開展的10余臺球罐打磨作業(yè)結果看，其打磨效率達到了人工的2~3倍。

球罐的焊縫部位是容易發(fā)現(xiàn)裂紋和缺陷的薄弱環(huán)節(jié)，需按期進行質量檢測，而檢測過程對焊縫表面光潔度具有較高要求，打磨除銹是必不可少的前提工序。然而，球罐直徑一般超過10米，5000立方米的球罐直徑更是達到了21.2米。要在如此巨大的罐體內部進行長時間的人工打磨，可謂困難重重。

“最大的難題就是作業(yè)環(huán)境極度惡劣。”特科院相關工作人員介紹，在密閉空間中，即便佩戴專業(yè)口罩、眼罩，身穿防護服，也無法阻擋鐵屑從呼吸道侵入人體。特別是炎炎夏日，球罐內部溫度可達40℃以上，打磨工只能“日出而息、日落而作”。工作人員通過直徑半米的“人孔”進入球罐，肩負安全繩攀爬在內部腳手架，在頭燈下手工作業(yè)。

由于球罐多用于儲存易燃易爆、有毒有害介質，打磨焊縫前需要進行置換、清洗和通風，使氧濃度達到作業(yè)條件。當球罐內殘留的氣相介質濃度達到爆炸極限時還可能發(fā)生爆炸。打磨過程中，角磨機還會揚起鐵屑灰塵。因此，打磨工必須有豐富的經驗和過硬的心理承壓能力，在作業(yè)中時刻關注數據變化并采取措施。每打磨完成一個5000立方米的球罐，一名打磨工至少要在80分貝的環(huán)境聲中勞作一周以上。然而目前從事打磨工作的工人平均年齡在55歲以上，勞動力緊缺。此外，人工打磨耗費時間長、成本高，需要在球罐內外部搭建腳手架，每臺成本在20萬元左右，前后需耗費一周，遇上打磨質量不過關的還需返工。

在此背景下，浙江省特科院2014年啟動球罐打磨機器人的研究和應用，投入2900萬元建設特種設備機器人智能檢測技術研發(fā)中心。為了實現(xiàn)“不能掉、打得好”的目標，團隊通過反復試驗探索出特殊的磁橋和磁場布置方式，在吸附力與負載之間達到平衡，制造出了第一代原型機。

在第一代基礎上，面對平面打磨頭在曲面球罐中打磨效率低的難題，團隊又在多次嘗試后探索出獨立懸掛、分段打磨的方式，通過3個鍍銅鐵絲刷以“品”字形排列達到立體浮動的效果，確保達到最合適的密度和柔性。這使機器人已基本能夠在特殊環(huán)境下完成球罐焊縫打磨任務。

目前，最新的第三代球罐打磨機器人也已具備產業(yè)化條件。特科院同時又開始研究包括超聲檢測機器人和磁粉檢測機器人在內的系列化機器人，探索“一條龍”的機器人解決方案，為迎接大型承壓設備檢驗檢測“機器換人”時代打下基礎。

《中國質量報》