未来20年，在市场和创新的双轮驱动下，机械制造技术将向绿色、智能、超常、融合和服务的方向发展，其中，“超常”即意味着制造的产品尺度更大、精度更高且性能更优。

为支撑我国800MN模锻压机和百万千瓦核电转子的自主制造，在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项（以下简称“数控机床专项”）的支持下，机械科学研究总院哈尔滨焊接研究所（以下简称“机械总院哈焊所”）成功研制出我国首台套600mm超大厚壁全数字化窄间隙埋弧焊接设备及3500mm超大厚度钢锭自动化火焰切割设备，实现了“焊、切”极限尺寸制造工艺装备的双突破。

图1 600mm级超大厚度埋弧焊机

超大厚壁全数字化窄间隙埋弧焊接设备

大厚度窄间隙埋弧焊设备可被用于厚壁压力容器的焊接生产流程，解决厚壁压力容器主环缝的焊接难题，是厚壁压力容器焊接的关键技术，尤其在核电设备的压力壳、大型煤制气成套设备的煤液（汽）化反应器以及大型乙烯设备的加氢反应器等产品的制造过程中，是极为重要的制造手段。

机械总院哈焊所针对中国第二重型机械集团公司（以下简称“二重”）800MN模锻压机主工作缸、中国第一重型机械集团公司（以下简称“一重”）大型压力容器等产品制造过程中对超大厚度窄间隙焊接技术的迫切需求，联合二重、一重、哈尔滨工业大学和内蒙古科技大学等单位，共同承担了数控机床专项“大型厚壁焊件焊接技术及质量控制技术”课题。该课题突破了超大厚壁压力容器焊接的关键技术，所研制的超大厚壁窄间隙埋弧焊接设备实现了全数字化的自动控制，包括：焊缝自动检测与跟踪，焊接工艺参数预置、监测、修改、存储和故障自诊断，焊接区域监控显示，150kg大盘重焊丝远距离同步送进。专用焊枪可实现壁厚600mm的长时间连续焊接。该焊接设备的主要技术指标达到了国际先进水平，是国内首台超大厚壁全数字化窄间隙埋弧焊接设备。

图2 800MN模锻压机主工作缸焊接现场

二重自主研制的800MN模锻压机的5个主工作缸和2个水平工作缸均为低合金高强钢锻焊结构，最大壁厚585mm，最大外径3m，因此，对主环缝的焊接是800MN模锻压机制造的关键环节之一。2011年4月，二重利用机械总院哈焊所研制的超大厚度窄间隙埋弧焊设备，对800MN大型模锻压机中的关键部件——工作缸主焊缝进行了焊接，结果，所有焊缝一次检验合格。

目前，该研究成果已有5套得到推广应用，特别是在一重、二重等重型企业的大型加氢反应器、核电蒸发器等重大产品的制造中获得成功应用，实现了重大的经济效益和社会效益。

图3 3500mm大厚度自动化火焰切割装备

超大厚度钢锭自动化火焰切割设备

超大厚度钢锭火焰切割设备是对大型铸锻件，特别是核电转子冒口等铸锻件进行高效、优质自动化切割所必备的重大装备。在国外，该装备一般由少数公司自行研制、自行使用，几乎无商品机出售。因此，研制超大厚度钢锭火焰切割设备意义重大。在机械总院哈焊所牵头并联合一重和哈尔滨理工大学等单位的共同努力下，2012年初，2500mm厚度的钢锭自动化火焰切割装备被研制成功，并完成了工艺试验，随后在一重和二重得到了示范应用。在此基础上，为彻底解决我国大型核电转子3.5m级别的冒口自动化切割难题，科研人员在突破2500mm厚度钢锭切割技术的基础上，又先后突破了3000mm和3500mm厚度钢锭切割技术难题，从而超过欧洲工业发达国家2500mm的切割厚度，达到世界先进水平。

图4 核电转子冒口切割现场

总之，超大厚度钢锭自动化火焰切割设备与切割工艺技术的研究成功，丰富了超大厚度切割机市场的产品种类。该设备切割厚度范围从2000mm到3500mm，切割效率高，质量稳定、优良，彻底改变了以往人工操作且工作环境差的局面，有效提高了大型铸锻件切割技术的机械化、自动化水平，得到了广泛赞赏。