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省科技进步奖公示(钢箱梁制造模块化、工厂化、大型化技术研究)

[日期:2019-04-22] [字体: ]

河北省科学技术奖公示

 

中铁山桥集团有限公司现将《钢箱梁制造模块化、工厂化、大型化技术研究》项目申报2019年度河北省科学技术进步奖,按照河北省科技厅《关于2019年度河北省科学技术奖励提名工作的通知》要求,现将相关内容公示,此项目公示7天,自公布之日起7日内,有异议者请与中铁山桥集团有限公司科技部联系。联系电话:0335-7940113

 

中铁山桥集团有限公司

2019422

一、项目名称:钢箱梁制造模块化、工厂化、大型化技术研究

二、提名单位:秦皇岛市科技局

三、项目简介

随着我国经济技术的飞速发展,交通建设也越来越繁荣,钢箱梁作为一种重要的钢结构桥梁类型,应用非常广泛。钢箱梁传统的加工装备模块化、自动化水平普遍不高,多是人员密集型施工,需要大量的组装、切割、焊接、打磨等技术工人,人力成本高,生产效率低,受人工因素的影响,质量稳定性较差,生产效率低,且提升的空间很小。操作人员个体素质差异和工艺装备缺陷也限制了钢桥制造水平的提升,降低了钢桥生产制造效率,影响了钢桥使用耐久性。

2012年中铁山桥集团有限公司中标港珠澳大桥CB01合同段钢箱梁制造项目。为推动行业技术进步,提高以港珠澳大桥钢箱梁为代表的公路钢箱梁制造质量和耐久性,我们依托港珠澳项目开展了钢箱梁制造模块化、工厂化、大型化技术研究工作。

港珠澳大桥桥梁工程,是国内体量最大的钢结构桥梁,不仅桥型多变,结构复杂,更有使用寿命120年要求。结合港珠澳大桥钢箱梁构造特点、技术规范和建设工期要求,确定以下四个研究方向:

1)板单元制造模块化及自动化技术研究

从钢箱梁板单元划分、板件下料、U形肋加工、板单元的组装、定位、焊接及焊接数据管理和信息化监控等方面着手,形成一套完整、稳定的板单元生产示范工艺。其中U形肋坡口加工技术配合板单元自动组装和机器人电弧跟踪自动焊接技术有效确保了焊接质量稳定性和结构耐久性。

2)梁段制造工厂化技术研究,实现钢箱梁拼装厂房化技术研究

从根本上解决了温度对钢桥制造精度的不利影响,同时还降低了不良气候对钢桥焊接结构耐久性施工质量影响。

3)钢箱梁大节段制造技术研究

从钢箱梁大节段的几何尺寸精度控制、线形控制、监控测量、涂装施工要求等方面着手,形成了钢箱梁大节段拼装工艺工法,确保大节段架设连接精准度符合标准要求。

4)钢箱梁大节段装船及运输技术研究

主要完成钢箱梁大节段下胎及场内转运、整体节段吊装装船方案、运输船舶选择与绑固、节段运输抛锚定位方案,确保能够稳定、安全、高效的向现场供应钢箱梁大节段成品。

钢箱梁制造模块化、工厂化、大型化技术研究成果的应用改变了传统的钢箱梁制造模式,对国内钢箱梁制造起到了示范作用。建立了国际领先的钢箱梁板单元制造自动化生产示范线,形成了钢箱梁正交异性钢桥面板板单元成套的自动化、智能化制造关键技术,解决了钢箱梁U形肋与桥面板焊接熔深可靠控制及检测的技术难题。建立了钢箱梁制造示范基地,形成了钢箱梁大节段制造关键技术。可满足桥梁的上、下部结构同步作业,有效缩短施工周期。同时确保桥梁施工的质量并降低水上施工风险。研究成果缩小了我国钢桥制造技术与先进国家的差距,部分成果处于国际领先水平,提高了我国钢桥梁制造技术的国际竞争力,经济效益和社会效益显著。本项目的研究成果已在美国纽约韦拉扎诺海峡大桥、沪通长江大桥、虎门二桥等国内、外项目得到了成功推广应用,推广应用前景十分广阔。

四、主要完成单位及创新推广贡献

中铁山桥集团有限公司公司依托港珠澳大桥开展的“钢箱梁制造模块化、工厂化、大型化技术研究”课题研究,完成了新型钢板切割下料技术、U 形肋加工生产技术、U 形肋及板肋板单元自动组装和定位焊技术、U 形肋和板肋板单元自动化焊接技术、横隔板单元自动化焊接技术、焊接数据管理系统以及U形肋内角焊技术研究工作;完成了钢板切割工艺评定、焊接工艺评定试验和U形肋角焊缝疲劳试验,通过了专家评审,并编制了焊接工艺规程,用于指导港珠澳大桥钢箱梁板单元生产,并实现大批量钢箱梁车间化拼装制造,从根本上解决了日照温差对钢桥制造精度的不利影响,降低了不良气候对钢梁耐久性的影响。

本项目完成的科研成果达到国际领先水平,提高了钢桥制造质量和耐久性,实现了钢桥制造向“自动化、大型化、工厂化、模块化、装配化”的转变。通过该项目的研究,形成了钢箱梁制造示范基地和生产线,对国内钢箱梁的生产起到了示范作用,带动了相关行业技术进步,取得了显著的经济效益和社会效益,应用前景十分广阔。相关核心技术研究成果直接提升了我国桥梁建设向更高层次转变,提高了我国桥梁制造工艺整体水平和国际竞争力。

五、推广应用及经济社会效益情况

2012年中铁山桥集团有限公司中标港珠澳大桥CB01合同段。港珠澳大桥连接香港、澳门、珠海三地的大型工程,120年寿命要求。CB01全长8.670公里,均为钢箱梁结构,总重约18.29万吨,钢箱梁主要由桥面板、底板、横隔板、腹板等正交异性结构板单元组成,总计62340片板单元。港珠澳大桥首次大批量采用大节段吊装架设的方式进行施工,CB01合同段共72个大节段。

中铁山桥集团有限公司开展的“钢箱梁制造模块化、工厂化、大型化技术研究”成果应用于港珠澳大桥,完成了18 万吨板单元的生产。得到了港珠澳大桥业主的高度评价,被树为行业标杆,并被推广应用到其他厂家和虎门二桥、沪通长江大桥、平潭海峡大桥等项目,带动了中国钢桥制造业的全面提升。

另外,本课题研究成果为我公司赢得美国、挪威、新西兰、孟加拉等国家的一大批订单,提高了我国钢桥梁制造的国际竞争力。

六、代表性论文专著:无

七、主要知识产权证明目录

序号

已授权项目名称

类型

专利号

专利权人

1

正交异性板U形肋角焊缝双面焊方法

发明

ZL 201110095088.6

中铁山桥集团有限公司、

天泰焊材(昆山)有限公司

2

正交异性板板单元U形肋自动组装方法

发明

ZL 201210550651.9

中铁山桥集团有限公司、

唐山开元机器人系统有限公司

3

正交异性板U形肋内部角焊缝焊接设备

实用新型

ZL 201120111597.9

中铁山桥集团有限公司、天泰焊材(昆山)有限公司

4

钢塔竖向转动就位装置

实用新型

ZL 201220467390.X

中铁山桥集团有限公司

八、主要完成人情况表

姓名

排名

技术职称

工作单位

完成单位

对本项目技术创造性贡献

魏云祥

1

教高

中铁山桥集团有限公司

中铁山桥集团有限公司

  项目技术总负责人,负责研究制定项目总体技术方案,主持开发了焊接质量监控系统、新制桥面板块施工图方案研究;主持大型工程机械装备开发、研制。对3项创新点均做出了重大贡献。“正交异性板单元U形肋自动组装方法”获得了发明专利。

胡广瑞

2

教高

中铁山桥集团有限公司

中铁山桥集团有限公司

在本项目中负责总体方案的设计,主持全面的研发工作,负责主持研发U形肋、板肋与面板组拼的自动组装机床等工艺装备;负责定位组装夹具的方案设计;主持大型拼装厂房方案设计。对3项创新点的设计、实施均具有重大贡献。获得“正交异性板U形肋角焊缝双面焊方法”“正交异性板单元U形肋自动组装方法”两项发明专利;“正交异性板U形肋内部角焊缝焊接设备” “钢塔竖向转动就位装置”两项实用新型专利。

付常谊

3

高工

中铁山桥集团有限公司

中铁山桥集团有限公司

1、主持了港珠澳大桥梁段的合理的分割,使板单元的划分尽量标准化、通用化,实现钢箱梁的模块化制造,主持完成了施工图转化及与设计院的沟通协调等工作;2、主持了港珠澳大桥板单元制造的技术研究,制定工艺方案、制造验收规则等各种工艺规程;3、负责U形肋加工制造工艺研究工作,编制新的加工工艺,提升U形肋制造工艺技术,保证U形肋坡口加工精度4、根据U形肋、板肋自动组装和定位焊系统,研究编写板单元组装、焊接工艺,使反变形船位机器人自动焊接板单元纵肋技术得以实施,在世界上首次采用反变形船位机器人自动焊接板单元纵肋技术。

刘申

4

高工

中铁山桥集团有限公司

中铁山桥集团有限公司

结合钢箱梁大节段结构特点,并考虑长远生产能力预留,主持制定大节段拼装厂房技术指标;有预见性的提出厂房地面软基处理要求;设计制造大节段拼装胎架、工装;编制施工工艺规程、制定验收标准。协助板单元施工自动化技术研究,获得“钢塔竖向转动就位装置”实用新型专利1项。

徐向军

5

教高

中铁山桥集团有限公司

中铁山桥集团有限公司

研发了U形肋、板肋与面板组拼的自动组装机床,攻克了自动行走、打磨、除尘、定位、压紧和定位焊等关键技术难题。研制了基于焊接机器人的大型钢箱梁龙门式自动焊接系统,并通过工艺性试验定型了机器人定位焊、反变形翻转胎工况下多条加劲肋同步焊的焊接工艺,实现了焊接过程的烟尘净化 3.开发了焊接质量监控系统,实现了焊接数据信息化管理焊接参数的实时监控,确保了焊接质量可追溯性。将Mini焊接机器人应用于桥梁钢结构制造,实现了钢箱梁整体制造的焊接自动化. 获得2项发明专利;1项实用新型专利。

张鸣功

6

高工

港珠澳大桥管理局

中铁山桥集团有限公司

作为港珠澳大桥管理局钢结构工程招标经办人、项目管理现场负责人,按照港珠澳大桥“大型化、工厂化、标准化、装配化”的总体要求,把“全面提升钢箱梁制造技术水平、推动行业技术进步”作为本课题的管理目标,全面、深度地参与了本项目方案的总体设计,把钢箱梁制造模块化、工厂化、大型化技术作为项目招标和组织生产的强制性指标,在课题实施过程中负责组织协调相关参建方,保障课题的顺利推进。参与了课题中板单元制造模块化及自动化技术的工艺装备研究,为全面提高港珠澳大桥钢箱梁的制造质量,提升港珠澳大桥钢箱梁的耐久性做出贡献。

戴润达

7

高工

中铁山桥集团有限公司

中铁山桥集团有限公司

主持港珠澳大桥涂装技术研究工作,审核涂装工艺方案,研发、引进、优化了喷砂、涂装自动化程度较高的机械化辅助设备及涂装质量控制检测设备等。1.负责研究设计大型箱梁内巡检车,磨料自动输送循环系统;优化焊缝处自动回收式喷砂机。2.主持涂装工艺试验,新型可连续加、喷砂设备安装调试及焊接防飞溅剂对涂装质量的影响研究。3.制定高固体含量涂料喷涂方案。5.参与桥梁涂装业最高标准涂装厂房及桥址环缝施工棚设计。

范军旗

8

高工

中铁山桥集团有限公司

中铁山桥集团有限公司

 负责针对新的设备进行焊接试验研究,总结试验结果,主持完成焊接工艺评定试验,制定使自动化焊接设备适用于钢箱梁板单元的生产,钢箱梁节段整拼的焊接工艺,编制焊接工艺规程等文件。 实用新型:正交异性板U形肋内部角焊缝焊接设备,获得2项发明专利;1项实用新型专利。

高文博

9

高工

港珠澳大桥管理局

中铁山桥集团有限公司

    作为港珠澳大桥管理局技术主管,按照港珠澳大桥大型化、工厂化、标准化、装配化的总体要求,把“全面提升钢箱梁制造技术水平、推动行业技术进步”作为本课题的管理目标,全面、深度地参与了本项目研究方案的确定、技术路线的研讨、中间成果管理等。参与了课题中板单元制造模块化及自动化技术的工艺装备研究,为全面提高港珠澳大桥钢箱梁的制造质量,提升港珠澳大桥钢箱梁的耐久性做出贡献。

马立鹏

10

高工

中铁山桥集团有限公司

中铁山桥集团有限公司

主持对新型焊接设备进行焊接试验研究。负责板单元自动化组装、焊接设备安装、试验、试生产、调试和验收工作,主持试生产过程中设备数据收集、汇总,并召开专题研讨会确定大生产中设备各项工艺参数。负责自动化焊接设备维护保养技术研究。

 

九、完成人合作关系说明及完成人合作关系情况汇总表

完成人合作关系说明

本项目完成单位中铁山桥集团有限公司,被誉为中国钢桥的摇篮,是中国钢梁钢结构制造规模最大、实力最强、最具竞争力的企业之一。   

 项目第一完成人魏云祥,教授级高级工程师,享受国家政府津贴,作为项目总负责人,全面负责项目工作的开展。主要完成人魏云祥、胡广瑞、付常谊、刘申、徐向军、戴润达、范军旗、马立鹏均为中铁山桥集团有限公司教授级高级工程师和高级工程师,主要完成人张鸣功和高文博作为港珠澳大桥管理局项目管理现场负责人和技术主管,全面、深度地参与了本项目方案的总体设计,技术路线的研讨及研究工作,他们团结合作,保证了项目的顺利进行,通过课题的研究,改变了传统的钢箱梁制造模式,引领钢箱梁制造技术向模块化、智能化、工厂化、大型化方向发展,对国内钢箱梁制造起到了示范作用,推动了行业技术发展。

    在本项目研发过程中,完成人均在中铁山桥集团有限公司同一课题组,共同完成项目,共同获奖。胡广瑞、徐向军、范军旗是《正交异形板U形肋角焊缝双面焊方法》(ZL 201110095088.6)发明专利共同发明人,魏云祥、胡广瑞、徐向军、范军旗是《正交异性板单元U形肋自动组装方法》(ZL 201210550651.9)发明专利共同发明人,胡广瑞、徐向军、范军旗是《正交异性板U形肋内部角焊缝焊接设备》(ZL 201120111597.9)实用新型专利共同发明人,胡广瑞、刘申是《钢塔竖向转动就位装置》(ZL 201220467390.X)实用新型专利共同发明人。

承诺:本人作为项目第一完成人,对本项目完成人合作关系及上述内容的真实性负责,若由此产生异议、争议,本人愿意承担相应责任,同意该项目按相关规定接受处理。特此声明。

 

第一完成人签名:                   

 

 

 

完成人合作关系情况汇总表

序号

合作方式

合作者

合作时间

合作成果

证明材料

备注

1

共同获奖

魏云祥/1

胡广瑞/2

付常谊/3

刘申/4

徐向军/5

张鸣功/6

戴润达/7

范军旗/8

高文博/9马立鹏10

2012-2-12014-12-31

钢箱梁制造模块化、工厂化、大型化技术研究》项目通过河北省科技成果评价,整体达到同类研究国际领先水平

附件

 

2

共同知识产权

胡广瑞/2徐向军/5范军旗/8 

2012-2-12014-12-31

《正交异形板U形肋角焊缝双面焊方法》发明专利

附件

 

3

共同知识产权

魏云祥/1

胡广瑞/2

徐向军/5

范军旗/8

2012-2-12014-12-31

正交异性板单元U形肋自动组装方法发明专利

附件

 

4

共同知识产权

胡广瑞/2徐向军/5范军旗/8

2012-2-12014-12-31

《正交异性板U形肋内部角焊缝焊接设备》实用新型专利

附件

 

5

共同知识产权

胡广瑞/2

刘申/4

 

2012-2-12014-12-31

《钢塔竖向转动就位装置》实用新型专利

附件

 

 

 

 

 

 

 

 

十、知情同意证明

 

     中铁山桥集团有限公司《钢箱梁制造模块化、工厂化、大型化技术研究》申报2019年河北省科学技术进步奖,其中发明专利《正交异性板板单元U形肋自动组装方法》,我公司同意使用该知识产权报奖,并已知晓获奖项目所用论文专著或知识产权不得再次用于申报河北省科学技术奖、未获奖项目所用论文专著或知识产权不得连续两年使用

      特此证明。

唐山开元机器人系统有限公司

                              2019-4-15

中铁山桥集团有限公司《钢箱梁制造模块化、工厂化、大型化技术研究》申报2019年河北省科学技术进步奖,其中发明专利《正交异性板U形肋角焊缝双面焊方法》和实用新型专利《正交异性板U形肋内部角焊缝焊接设备》,我公司同意使用该知识产权报奖,并已知晓获奖项目所用论文专著或知识产权不得再次用于申报河北省科学技术奖、未获奖项目所用论文专著或知识产权不得连续两年使用

      特此证明。

 

 

天泰焊材(昆山)有限公司

 

                              2019-4-15

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