智能化制造铸就中国桥梁“钢筋铁骨”

2024-05-30 01:58 由每日看点快看发表于 #国内

本文转自：科技日报

常泰长江大桥合龙在即

智能化制造铸就中国桥梁“钢筋铁骨”

图为常泰长江大桥施工现场。新华社记者李博摄

◎本报记者张晔实习生刘世杰

4个“国际首创”，6个“桥梁之最”……随着高350米的常泰长江大桥“钻石型”钢塔拔地而起，这座世界在建最大跨度公铁两用斜拉桥距离合龙仅剩“一步之遥”，世界最高钢塔纪录即将再次改写。

5月10日，记者跟随中铁宝桥集团有限公司工作人员，来到距离常泰长江大桥70公里的中铁宝桥（扬州）有限公司（以下简称扬州公司）钢桥梁智能车间，只见多台焊接机器人正在对钢桥U肋进行焊接和定位，操作人员紧盯数字化设备，手指熟练敲击键盘，多台智能设备和焊接机器人快速运转……

钢桥梁智能制造技术正加速助推大桥在6月实现合龙。

推动中国钢桥制造“三级跳”

常泰长江大桥项目经理马增岗介绍，常泰长江大桥是长江上首座高速公路、城际铁路、普通公路“三位一体”的跨江大桥，也是世界在建最大跨度公铁两用斜拉桥。大桥全长10.03公里，位于泰州大桥与江阴大桥之间，主航道桥为主跨1208米的斜拉桥。

其中，主航道桥南北钢塔及主塔索塔锚固系统、主航道桥跨中以北钢桁梁大节段、天星洲专用航道桥钢桁梁等钢结构加工、制造、运输及桥位现场连接均由扬州公司承建。

马增岗介绍，过去20年，我国钢结构桥梁的生产方式和制造能力已经发生了天翻地覆的变化。

从2005年中国第一座钢塔斜拉桥、世界第一座弧线形钢塔斜拉桥南京长江三桥（后更名为南京大胜关长江大桥）上的钢塔，到2013年港珠澳大桥100多米高的风帆型桥塔，中铁宝桥集团有限公司一直引领中国钢桥的发展。

中铁宝桥集团有限公司提出“大型化、工厂化、标准化、装配化”的制造理念，突破性实现了无创伤制造、无创伤吊装、无创伤支撑技术，推广应用了轨道式焊接机器人、无盲区自动焊接设备等一批国内外先进加工设备，开创了钢梁制造和总拼生产现代化的先河，将我国钢主梁、钢塔制作精度和质量提升到一个新高度。

在常泰长江大桥建设过程中，扬州公司全面升级钢桥梁制造技术、设备和系统，通过与设备制造厂商深度合作、持续科研攻关，真正实现了设备功能与工艺需求的融合落地。

2020年，我国首座钢桥梁智能制造示范工厂在扬州公司正式建成，公司运用新发展理念推进传统生产力成功转型升级，实现了我国钢桥梁制造从手工焊、机械化到智能化的“三级跳”。

创新工艺提高生产效率

U肋，一种广泛应用于各类钢结构桥梁的部件，能够使桥面钢板单元均匀受力、增强桥面受力性能。一根根均匀分布在桥梁板单元的U肋犹如一套骨骼系统承载着来自桥面的压力。

常泰长江大桥主航道桥桥面长2.44公里，由91个宽35米的钢桁梁大节段拼接而成，它们与上万根U肋焊接在一起，承受着桥面的压力。

为提升U肋制造和焊接质量，扬州公司与设备厂商联合研发包括U肋激光清洗、面板自动打磨、U肋定位组装、U肋机器人打底、U肋船外焊等设备在内的一整套生产线。

将8毫米的U肋板焊透6.4毫米，如同在指甲盖上刻字，稍有闪失就有焊穿的风险，即使对焊接机器人来说这也是不小的挑战。

为此，扬州公司摒弃了传统通过压力传感的焊接跟踪方式，与设备厂商研发激光跟踪焊接法。新方法可实现焊接设备对焊道的红外扫描，精准识别焊接位置、自动生成焊接行进路线代码，保证焊缝熔透深度稳定一致，让焊接机器人从“有眼睛”进化为“有大脑”。

此外，扬州公司还首次采用“成品破坏性试验+试板同步焊接+实验室检测”的工艺控制法保证U肋焊缝熔透深度，为U肋加工质量加上“双保险”。最终，公司成功实现了U肋制造工艺精细化控制，保证U肋熔透深度精确可控，一次探伤合格率达99%。

工作人员介绍，公司钢桁桥梁制造的综合焊接自动化率高达93%，智能喷砂效率相较于传统手工喷砂效率提升5倍，智能喷漆效率提升2倍。在生产效率、产品品质、质量稳定性和材料利用率大幅提升的基础上，企业实现了工资成本、管理成本的有效控制，生产效率平均提高30%、综合运营成本降低15%。

“长228米、宽39米的扬州公司智能制造车间内，只需投入25—30名工人，就能实现一个车间每月5500—7500吨产能，相比于传统制造工艺，车间劳动生产效率提升了30%以上。”马增岗说。

自常泰长江大桥建设以来，扬州公司组建了专家团队，负责项目技术攻关和工艺创新。公司累计开展省部级科研专题3项，制定江苏省地方标准2项，获得优秀质量控制（QC）成果4项。多年来，中铁宝桥集团有限公司形成了多项技术成果，为中国桥梁领域钢塔制造积累了宝贵经验。