核电建设中存在大量的预埋件焊接工程，因此预埋件的焊接合格率关系着核电建设的施工质量和效率。为提质增效降本，以科技创新助推核电高质量建设，中核二二钢结构分公司立足项目需求，成功研发自动埋弧螺柱焊设备。
应运而生，设备工艺向“新”升级
目前华龙一号、AP1000、CAP1000等系列核电堆型中存在着大量T型接头的预埋件钢筋，以往主要依靠焊工使用手工埋弧焊工艺完成钢筋焊接，需要人工持续把持焊枪。在焊接过程中想要精确控制尺寸，保证焊接稳定性、效率和一次合格率，对焊工的技能和经验要求较高。
因此，提升预埋件埋弧螺柱焊接效能成为迫在眉睫的任务。钢结构分公司成立专项研发团队，在手工埋弧螺柱焊的基础上研制出了自动埋弧螺柱焊设备。在焊接过程中，无需人工手持焊枪，操作简单，大大降低了劳动强度，有效缓解了高级焊接技能人才短缺问题，同时实现了预埋件焊接过程自动化，一次合格率99%以上，无损检测一次合格率100%，大大提高了预埋件焊接质量。
厚积薄发，焊接样机向“优”改进
研发过程中，钢结构分公司以公司技能大师工作室和焊接技术创新工作室为依托，成立青年党员攻关团队，以青年党员骨干带领研发团队攻坚克难。
针对传统手工埋弧螺柱焊使用中出现的问题，团队开展了自动埋弧焊接设备的原型设计，它主要由控制系统、焊接电源、埋弧螺柱焊枪三部分组成。其中，针对焊接电源的选择，团队对3种不同品牌型号焊接电源分别从便携性、经济性、稳定性以及焊接电流适用性等4个方面进行了详细的对比实验，最终选择了现有的埋弧焊接电源，可降低设备整体成本。
钢筋夹持是设备研发过程中的重中之重，团队对机械、气动、电动3种钢筋夹持方式进行反复对比分析，不断试验和优化夹持工装结构，最终成功研发了结构简单、易维护、夹持力度大且稳定的气动自动夹持工具。
另外，团队还开发了埋弧螺柱焊接系统，采用伺服电机驱动的方式，通过系统可精确控制钢筋的提升、下压、起弧等参数，可根据不同钢筋的焊接需求，直接在控制系统上设置和选择焊接参数，无需人员参与。在团队长达半年的努力下，于2023年3月成功研发出了第一代原型样机。
此后，团队加快样机优化与系统升级进度。采用快速接口解决了线缆凌乱问题，通过无线控制器实现电磁自动吸附，并配上一体式的不锈钢外壳;尤其是对于大直径钢筋的焊接，通过优化系统增加钢筋提升速度与时间，解决了焊接起弧异常和外观成形一致性较差的问题。同时，团队对设备稳定性进行了批量测试，各项检测指标均满足标准要求，一次合格率99%以上。历时3个月反复测试，成功研发出颜值与性能兼具的第二代设备，实现了可产品化制造。目前已获2项专利授权，具有自主知识产权。
顺势而为，焊接设备向“广”应用目前，第二代设备已在三门核电二期3号机组钢穹顶制作钢筋全熔透焊缝焊接中推广应用，完成了2000余根钢筋焊接，焊接性能稳定，焊缝成形美观，焊后无需打磨，节省了大量的打磨时间。
同时，该设备具有良好的经济效益，相比于传统手工埋弧螺柱焊和手工气保焊，自动埋弧螺柱焊可显著节约施工成本，且具有广泛的应用前景。
下一步，中核二二钢结构分公司将继续坚持推动焊接技术的创新研发，加快形成新质生产力，助力核电工程高质量建设。
