Design of an STM32-Based Automatic MAG Welding Control System for Nuclear Containment Vessels

YAO Shuyang; WANG Shipei; QU Hanwei; TANG Chunyun; TANG Hao; LI Zhuyuan; LU Kun; WANG Zhikang; SUN Jiacheng; QI Antai

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2025.06.11

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Design of an STM32-Based Automatic MAG Welding Control System for Nuclear Containment Vessels
Vol. 55, Issue 6, Pages: 81-87(2025)
Received：09 April 2025，

Revised：06 May 2025，

Published：20 June 2025
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.06.11
稿件说明：

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姚舒扬，王世培，屈晗玮，等.基于STM32的核电安全壳MAG自动焊控制系统设计［J］.电焊机，2025，55（6）：81-87. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.06.11.

YAO Shuyang, WANG Shipei, QU Hanwei, et al.Design of an STM32-Based Automatic MAG Welding Control System for Nuclear Containment Vessels[J].Electric Welding Machine, 2025, 55(6): 81-87. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.06.11.

摘要

针对核电工程中直径8寸以上、壁厚6 mm以上的碳钢管道和机械贯穿件在横焊、立焊和气刨清根等复杂工位存在的焊接效率低、工艺稳定性差及作业强度大等技术难题，设计了一种基于STM32的核电安全壳MAG自动焊控制系统。系统采用多层级协同控制架构，集成主控单元（STM32F407）、高精度角度传感器（MT6816）、直流驱动电路及控制算法，实现了焊接过程的自动化与精确控制。通过集成高精度控制算法与实时监测技术，基于Vue3+Electron建立软件控制平台，实现焊接参数的动态优化及全流程自动化管理，实时监测调整焊接参数，如电流、电压、焊接速度等，以提升焊接质量与安全性。该系统已经完成设计和施工验证，并在核电项目中进行了推广应用，系统运行稳定，功能完整，焊接质量满足核电行业的高标准要求，可有效提升焊接效率。系统可扩展应用于各类大型储罐自动焊接中，显著降低返修率与人工干预频次，为核级设备制造提供了创新性解决方案。

Abstract

This study developed an STM32 microcontroller-based automatic MAG welding control system for nuclear containment structures

specifically designed to overcome technical challenges in welding large-scale carbon steel pipelines (>8-inch diameter) and mechanical penetrations (>6 mm wall thickness) during horizontal

vertical

and air carbon arc gouging operations. The system addressed critical issues including low welding efficiency

process instability

and high labor intensity in nuclear facility construction. A multi-level collaborative control architecture was established

integrating a main control unit

sensor networks

servo drive circuits

and adaptive control algorithms to achieve precise automation of welding processes. A Vue3+Electron software platform was implemented for real-time monitoring and dynamic optimization of welding parameters (current

voltage

travel speed)

ensuring compliance with stringent nuclear-grade quality standards. Experimental validation and field applications in nuclear power projects demonstrated stable system operation and significant improvements in welding consistency. The solution effectively reduced rework rates and minimized manual intervention while maintaining process safety. Its modular design allows extensibility to large-scale storage tank welding applications

providing an innovative technical framework for nuclear equipment manufacturing.

关键词

Keywords

references

武志华，李璐 . “华龙一号”安全壳钢衬里MAG自动焊焊接技术研究［J］. 焊接技术， 2024 ， 53 （ 9 ）： 81 - 85 .

WU Z H ， LI L . Research on MAG Automatic Welding Technology for Steel Liner of Safety Shell of "Hualong One" ［J］. Welding Technology ， 2024 ， 53 （ 9 ）： 81 - 85 .

吕旭伟，谭文良，朱德才，等 . 核电工程智能化焊接装备及自动焊技术概述［J］. 焊接技术， 2024 ， 53 （ 8 ）： 102 - 106 .

LV X W ， TAN W L ， ZHU D C ， et al . Overview of Intelligent Welding Equipment and Automatic Welding Technology in Nuclear Power Plant ［J］. Welding Technology ， 2024 ， 53 （ 8 ）： 102 - 106 .

李雪梅，何铁伟，李晓琳 . 大型LNG储罐内罐纵缝自动焊工艺开发与应用［J］. 石油化工设备技术， 2025 ， 46 （ 01 ）： 50-54+60 + 77 .

LI X M ， HE T W ， LI X L . Development and application of automatic longitudinal seam welding process in large LNG storage tank ［J］. Petrochemical Equipment Technology ， 2019 ， 46 （ 01 ）： 50-54+60 + 77 .

曹志飞，段瑞斌，王天琪，等 . 管道自动焊接机器人控制系统研究［J］. 热加工工艺， 2022 ， 51 （ 13 ）： 103 - 106 .

CAO Z F ， DUAN R B ， WANG T Q ， et al . Research on Control System of Automatic Pipeline Welding Robot ［J］. Hot Working Technology ， 2022 ， 51 （ 13 ）： 103 - 106 .

王世培，孙秋阳，王海东，等 . 基于STM32的核电站管道TIG自动焊控制系统设计［J］. 电焊机， 2023 ， 53 （ 5 ）： 140 - 144 .

WANG S P ， SUN Q Y ， WANG H D ， et al . Design of TIG automatic welding control System for Nuclear power plant pipelines based on STM32 ［J］. Electric Welding Machine ， 2023 ， 53 （ 5 ）： 140 - 144 .

曾尧 . 基于STM32的智能小车循迹优化设计［J］. 机械工程师， 2022 （ 1 ）： 25 - 27 .

ZENG Y . Tracking Optimization Design of Intelligent Car Based on STM32 ［J］. Mechanical Engineer ， 2022 （ 1 ）： 25 - 27 .

陈志刚，高冰 . 基于STM32单片机的无刷直流电机自动化控制系统［J］. 电子设计工程， 2025 ， 33 （ 03 ）： 58 - 62 .

CHEN Z G ， GAO B . Automatic Control System of Brushless DC Motor Based on STM32 MCU ［J］. Electronic Design Engineering ， 2025 （ 3 ）： 58 - 62 .

张俊颖，汪元根 . 提高步进电机定位精度的研究［J］. 冶金动力， 2025 （ 01 ）： 32 - 34 .

ZHANG J Y ， WANG Y G . Improve the research on the positioning accuracy of stepper motor ［J］. Journal of metallurgy ， 2025 （ 01 ）： 32 - 34 .

呼洪强，王永昌，宋宇斐 . MQTT协议在远程实验机器人中实现的算法研究［J］. 无线互联科技， 2025 ， 22 （ 4 ）： 14 - 21 .

HU H Q ， WANG Y C ， SONG Y F . Research on algorithm of MQTT Protocol implemented in Remote experimental robot ［J］. Wireless Internet Technology ， 2019 ， 22 （ 4 ）： 14 - 21 .

黎青霞 . Node . js在Web开发中的应用研究［J］. 信息记录材料， 2024 ， 25 （ 10 ）： 91 - 93+96 .

LI Q X . Research on the application of Node.js in Web Development ［J］. Journal of Information Recording Materials ， 2019 ， 25 （ 10 ）： 91 - 93+96 .

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