常泰長江大橋合龍?jiān)诩?智能化制造鑄就中國橋梁“鋼筋鐵骨”

張曄

4個(gè)“國際首創(chuàng)”，6個(gè)“橋梁之最”……隨著高350米的常泰長江大橋“鉆石型”鋼塔拔地而起，這座世界在建最大跨度公鐵兩用斜拉橋距離合龍僅?！耙徊街b”，世界最高鋼塔紀(jì)錄即將再次改寫。

5月10日，筆者跟隨中鐵寶橋集團(tuán)有限公司工作人員，來到距離常泰長江大橋70公里的中鐵寶橋（揚(yáng)州）有限公司（以下簡稱“揚(yáng)州公司”）鋼橋梁智能車間，只見多臺(tái)焊接機(jī)器人正在對(duì)鋼橋U肋進(jìn)行焊接和定位，操作人員緊盯數(shù)字化設(shè)備，手指熟練敲擊鍵盤，多臺(tái)智能設(shè)備和焊接機(jī)器人快速運(yùn)轉(zhuǎn)……

鋼橋梁智能制造技術(shù)正加速助推大橋在6月實(shí)現(xiàn)合龍。

推動(dòng)中國鋼橋制造“三級(jí)跳”

常泰長江大橋項(xiàng)目經(jīng)理馬增崗介紹，常泰長江大橋是長江上首座高速公路、城際鐵路、普通公路“三位一體”的跨江大橋，也是世界在建最大跨度公鐵兩用斜拉橋。大橋全長10.03公里，位于泰州大橋與江陰大橋之間，主航道橋?yàn)橹骺?208米的斜拉橋。

其中，主航道橋南北鋼塔及主塔索塔錨固系統(tǒng)、主航道橋跨中以北鋼桁梁大節(jié)段、天星洲專用航道橋鋼桁梁等鋼結(jié)構(gòu)加工、制造、運(yùn)輸及橋位現(xiàn)場(chǎng)連接均由揚(yáng)州公司承建。

馬增崗介紹，過去20年，我國鋼結(jié)構(gòu)橋梁的生產(chǎn)方式和制造能力已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆的變化。

從2005年中國第一座鋼塔斜拉橋、世界第一座弧線形鋼塔斜拉橋南京長江三橋（后更名為南京大勝關(guān)長江大橋）上的鋼塔，到2013年港珠澳大橋100多米高的風(fēng)帆型橋塔，中鐵寶橋集團(tuán)有限公司一直引領(lǐng)中國鋼橋的發(fā)展。

中鐵寶橋集團(tuán)有限公司提出“大型化、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化”的制造理念，突破性實(shí)現(xiàn)了無創(chuàng)傷制造、無創(chuàng)傷吊裝、無創(chuàng)傷支撐技術(shù)，推廣應(yīng)用了軌道式焊接機(jī)器人、無盲區(qū)自動(dòng)焊接設(shè)備等一批國內(nèi)外先進(jìn)加工設(shè)備，開創(chuàng)了鋼梁制造和總拼生產(chǎn)現(xiàn)代化的先河，將我國鋼主梁、鋼塔制作精度和質(zhì)量提升到一個(gè)新高度。

在常泰長江大橋建設(shè)過程中，揚(yáng)州公司全面升級(jí)鋼橋梁制造技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)，通過與設(shè)備制造廠商深度合作、持續(xù)科研攻關(guān)，真正實(shí)現(xiàn)了設(shè)備功能與工藝需求的融合落地。

2020年，我國首座鋼橋梁智能制造示范工廠在揚(yáng)州公司正式建成，公司運(yùn)用新發(fā)展理念推進(jìn)傳統(tǒng)生產(chǎn)力成功轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了我國鋼橋梁制造從手工焊、機(jī)械化到智能化的“三級(jí)跳”。

創(chuàng)新工藝提高生產(chǎn)效率

U肋，一種廣泛應(yīng)用于各類鋼結(jié)構(gòu)橋梁的部件，能夠使橋面鋼板單元均勻受力、增強(qiáng)橋面受力性能。一根根均勻分布在橋梁板單元的U肋猶如一套骨骼系統(tǒng)承載著來自橋面的壓力。

常泰長江大橋主航道橋橋面長2.44公里，由91個(gè)寬35米的鋼桁梁大節(jié)段拼接而成，它們與上萬根U肋焊接在一起，承受著橋面的壓力。

為提升U肋制造和焊接質(zhì)量，揚(yáng)州公司與設(shè)備廠商聯(lián)合研發(fā)包括U肋激光清洗、面板自動(dòng)打磨、U肋定位組裝、U肋機(jī)器人打底、U肋船外焊等設(shè)備在內(nèi)的一整套生產(chǎn)線。

將8毫米的U肋板焊透6.4毫米，如同在指甲蓋上刻字，稍有閃失就有焊穿的風(fēng)險(xiǎn)，即使對(duì)焊接機(jī)器人來說這也是不小的挑戰(zhàn)。

為此，揚(yáng)州公司摒棄了傳統(tǒng)通過壓力傳感的焊接跟蹤方式，與設(shè)備廠商研發(fā)激光跟蹤焊接法。新方法可實(shí)現(xiàn)焊接設(shè)備對(duì)焊道的紅外掃描，精準(zhǔn)識(shí)別焊接位置、自動(dòng)生成焊接行進(jìn)路線代碼，保證焊縫熔透深度穩(wěn)定一致，讓焊接機(jī)器人從“有眼睛”進(jìn)化為“有大腦”。

此外，揚(yáng)州公司還首次采用“成品破壞性試驗(yàn)+試板同步焊接+實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)”的工藝控制法保證U肋焊縫熔透深度，為U肋加工質(zhì)量加上“雙保險(xiǎn)”。最終，公司成功實(shí)現(xiàn)了U肋制造工藝精細(xì)化控制，保證U肋熔透深度精確可控，一次探傷合格率達(dá)99%。

工作人員介紹，公司鋼桁橋梁制造的綜合焊接自動(dòng)化率高達(dá)93%，智能噴砂效率相較于傳統(tǒng)手工噴砂效率提升5倍，智能噴漆效率提升2倍。在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品品質(zhì)、質(zhì)量穩(wěn)定性和材料利用率大幅提升的基礎(chǔ)上，企業(yè)實(shí)現(xiàn)了工資成本、管理成本的有效控制，生產(chǎn)效率平均提高30%、綜合運(yùn)營成本降低15%。

“長228米、寬39米的揚(yáng)州公司智能制造車間內(nèi)，只需投入25～30名工人，就能實(shí)現(xiàn)一個(gè)車間每月5500～7500噸產(chǎn)能，相比于傳統(tǒng)制造工藝，車間勞動(dòng)生產(chǎn)效率提升了30%以上。”馬增崗說。

自常泰長江大橋建設(shè)以來，揚(yáng)州公司組建了專家團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)項(xiàng)目技術(shù)攻關(guān)和工藝創(chuàng)新。公司累計(jì)開展省部級(jí)科研專題3項(xiàng)，制定江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，獲得優(yōu)秀質(zhì)量控制（QC）成果4項(xiàng)。多年來，中鐵寶橋集團(tuán)有限公司形成了多項(xiàng)技術(shù)成果，為中國橋梁領(lǐng)域鋼塔制造積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。