《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第二部分桥梁《桥梁钢结构制造及涂装的智能装备、工艺研发与应用》​

本期项目简介

完成单位: 上海振华重工 (集团) 股份有限公司、 宁波舟山港主通道项目工程建设指挥部、江苏中矿大正表面工程技术有限公司、 宁波科鑫腐蚀控制工程有限公司、 同济大学

主要完成人: 方明山、 罗海生、 张兴志、朴泷、 杨春松、 庞延波、 马立芬、 张华军、 陈旭骏、 苏庆田、 康壮苏、 徐旭锋、 孙艳萍、 周维、郭强

项目简介

　　(一)项目背景

　　随着交通事业的快速发展,钢结构桥梁智能制造技术的不断升级;针对大型跨海钢结构桥梁,工程业主提出了“大型化、工厂化、预制化、装配化冶的设计施工理念,而实现这些创新的物质基础是钢结构制造装备配置的更新和工艺的不断创新。本成果依托于宁波舟山港主通道(鱼山石化疏港公路)公路工程第DSSG03标段,对桥梁钢结构制造及涂装的智能装备、工艺进行了研发与应用。

　　(二)技术概况

　　开发了首套钢箱梁外表面自动化喷涂装备及控制系统,实现了钢箱梁外表面防腐喷涂全自动化施工。该技术攻克了高压无气喷涂作业中制约喷涂质量的工艺关键技术,解决了喷涂作业喷枪喷嘴体系的最优化问题,建立了喷涂工艺技术评价体系。开发了钢箱梁桥位焊接机器人,形成了焊接自动巡位定位技术和单面焊双面成型技术,解决了桥位焊缝人工焊接效率低下、质量无法保证的难题。发明了焊道点焊式新型码板,提高了钢箱梁安装精度,规避了桥位焊接码板变形大的问题,减少了桥位焊接修磨工作量。形成了H型钢高性能熔融喷涂复合涂层成套技术。创造性提出了H型钢采用熔融喷涂环氧粉末防腐新技术思路,通过试验解决了不同规格H型钢加热温度、涂层厚度的均匀性难题,开发了相应的加热喷涂设备,形成了不同功能要求多层复合涂层体系一次性喷涂固化创新技术方案和一整套H型钢粉末喷涂加工制造工艺及多功能涂覆生产线。

　　(三)适用范围

　　本成果适用于桥梁钢箱梁制造领域,提升了钢箱梁制造的智能化水平,形成了适合大型桥梁钢结构的工厂智能化制造和现场快速施工的成套制造技术,推懂钢桥建设的工程化生产、装配化施工、智能化制造的建设理念,促进工程管理精细化、工程管理信息化的发展。

　　(四)获奖情况

　　2020年中国交通运输协会科技进步三等奖。

项目创新点

　　(1)攻克了高压无气喷涂作业中,制约喷涂质量的工艺关键技术,建立了喷涂工艺技术评价体系;解决了喷涂作业喷枪-喷嘴体系的最优化问题,研制了国内首套钢箱梁外表面自动化喷涂装备及控制系统。

　　(2)针对钢箱梁特点,研究U肋焊接关键工艺及自动化焊接技术,开发了一系列焊接相关方法及装置,解决了桥梁焊接的变形问题,提升了焊接效率,保证了焊接质量,突破传统人工焊接,实现利用智能装备对钢箱梁进行制造和焊接。

　　(3)针对桥位焊接工艺,研究了桥位焊接自动巡位定位技术和单面焊双面成型技术,建立了焊接专家数据库;针对桥位码板应用进行了优化创新研究,设计发明了新型码板,解决桥位焊接码板应用导致的焊接变形和修磨工作大的问题。

　　(4)研究了海洋大气环境下H型钢梁的腐蚀问题和腐蚀防护关键技术,解决了基于粉末涂装技术的异型钢结构H型钢受热的均匀性和涂装后H型钢遭受表面破损的修复。

　　(5)总结本项目的工程经验以及科研成果,吸纳近年来国内外相关的钢结构桥梁制造施工技术标准中成熟的技术和工艺,鼓励先进技术和工艺的应用;与相关的标准、规范和规程协调配套,编制浙江省《公路钢结构桥梁制造指南》,已于2019年12月发布。

同类项目比较

目前, 针对桥梁钢箱梁的喷涂作业主要采用人工方式, 本项目的智能喷涂设备与国内外人工作业对比情况可见表 1。本项目的关键性能指标如喷砂工效效率、 喷漆工效效率等要优于现有工艺。

应用案例

　　(1)宁波舟山港主通道(鱼山石化疏港公路)公路工程项目上,智能涂装的应用是本技术和设备首次在大型桥梁钢箱梁防腐领域的应用(见图1)。

　　(2)宁波舟山港主通道(鱼山石化疏港公路)公路工程项目上,通过研究钢箱梁桥位机器人的焊接工艺方案,确定桥位焊接顺序,确立不同焊接工艺、方法对其机械特性的影响(见图2)

社会效益与经济效益

　　本成果攻克了钢箱梁外表面智能化自动涂装关键技术,首次将智能涂装系统应用于大型桥梁钢结构,显著提高防腐涂装质量与喷涂工效;通过智能焊接设备的应用,显著提高钢箱梁制造质量;通过桥位现场施工工艺的创新,打破了传统的桥位施工思路;通过浙江省公路钢结构桥梁制造指南的编制,为公路桥梁钢结构的制造制定了统一的标准,填补了相关技术标准空白;对促进公路钢结构桥梁在我国的健康发展具有十分重要的意义,对加快推动国内外交通基础设施建设健康、科学、高质量、可持续发展产生重大影响;社会经济效益显著,应用前景广阔。