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    省科技進步獎公示(鋼箱梁制造模塊化、工廠化、大型化技術研究)

    [日期:2019-04-22] [字體: ]

    河北省科學技術獎公示

     

    中鐵山橋集團有限公司現將《鋼箱梁制造模塊化、工廠化、大型化技術研究》項目申報2019年度河北省科學技術進步獎,按照河北省科技廳《關于2019年度河北省科學技術獎勵提名工作的通知》要求,現將相關內容公示,此項目公示7天,自公布之日起7日內,有異議者請與中鐵山橋集團有限公司科技部聯系。聯系電話:0335-7940113

     

    中鐵山橋集團有限公司

    2019422

    一、項目名稱:鋼箱梁制造模塊化、工廠化、大型化技術研究

    二、提名單位:秦皇島市科技局

    三、項目簡介

    隨著我國經濟技術的飛速發展,交通建設也越來越繁榮,鋼箱梁作為一種重要的鋼結構橋梁類型,應用非常廣泛。鋼箱梁傳統的加工裝備模塊化、自動化水平普遍不高,多是人員密集型施工,需要大量的組裝、切割、焊接、打磨等技術工人,人力成本高,生產效率低,受人工因素的影響,質量穩定性較差,生產效率低,且提升的空間很小。操作人員個體素質差異和工藝裝備缺陷也限制了鋼橋制造水平的提升,降低了鋼橋生產制造效率,影響了鋼橋使用耐久性。

    2012年中鐵山橋集團有限公司中標港珠澳大橋CB01合同段鋼箱梁制造項目。為推動行業技術進步,提高以港珠澳大橋鋼箱梁為代表的公路鋼箱梁制造質量和耐久性,我們依托港珠澳項目開展了鋼箱梁制造模塊化、工廠化、大型化技術研究工作。

    港珠澳大橋橋梁工程,是國內體量最大的鋼結構橋梁,不僅橋型多變,結構復雜,更有使用壽命120年要求。結合港珠澳大橋鋼箱梁構造特點、技術規范和建設工期要求,確定以下四個研究方向:

    1)板單元制造模塊化及自動化技術研究

    從鋼箱梁板單元劃分、板件下料、U形肋加工、板單元的組裝、定位、焊接及焊接數據管理和信息化監控等方面著手,形成一套完整、穩定的板單元生產示范工藝。其中U形肋坡口加工技術配合板單元自動組裝和機器人電弧跟蹤自動焊接技術有效確保了焊接質量穩定性和結構耐久性。

    2)梁段制造工廠化技術研究,實現鋼箱梁拼裝廠房化技術研究

    從根本上解決了溫度對鋼橋制造精度的不利影響,同時還降低了不良氣候對鋼橋焊接結構耐久性施工質量影響。

    3)鋼箱梁大節段制造技術研究

    從鋼箱梁大節段的幾何尺寸精度控制、線形控制、監控測量、涂裝施工要求等方面著手,形成了鋼箱梁大節段拼裝工藝工法,確保大節段架設連接精準度符合標準要求。

    4)鋼箱梁大節段裝船及運輸技術研究

    主要完成鋼箱梁大節段下胎及場內轉運、整體節段吊裝裝船方案、運輸船舶選擇與綁固、節段運輸拋錨定位方案,確保能夠穩定、安全、高效的向現場供應鋼箱梁大節段成品。

    鋼箱梁制造模塊化、工廠化、大型化技術研究成果的應用改變了傳統的鋼箱梁制造模式,對國內鋼箱梁制造起到了示范作用。建立了國際領先的鋼箱梁板單元制造自動化生產示范線,形成了鋼箱梁正交異性鋼橋面板板單元成套的自動化、智能化制造關鍵技術,解決了鋼箱梁U形肋與橋面板焊接熔深可靠控制及檢測的技術難題。建立了鋼箱梁制造示范基地,形成了鋼箱梁大節段制造關鍵技術??蓾M足橋梁的上、下部結構同步作業,有效縮短施工周期。同時確保橋梁施工的質量并降低水上施工風險。研究成果縮小了我國鋼橋制造技術與先進國家的差距,部分成果處于國際領先水平,提高了我國鋼橋梁制造技術的國際競爭力,經濟效益和社會效益顯著。本項目的研究成果已在美國紐約韋拉扎諾海峽大橋、滬通長江大橋、虎門二橋等國內、外項目得到了成功推廣應用,推廣應用前景十分廣闊。

    四、主要完成單位及創新推廣貢獻

    中鐵山橋集團有限公司公司依托港珠澳大橋開展的“鋼箱梁制造模塊化、工廠化、大型化技術研究”課題研究,完成了新型鋼板切割下料技術、U 形肋加工生產技術、U 形肋及板肋板單元自動組裝和定位焊技術、U 形肋和板肋板單元自動化焊接技術、橫隔板單元自動化焊接技術、焊接數據管理系統以及U形肋內角焊技術研究工作;完成了鋼板切割工藝評定、焊接工藝評定試驗和U形肋角焊縫疲勞試驗,通過了專家評審,并編制了焊接工藝規程,用于指導港珠澳大橋鋼箱梁板單元生產,并實現大批量鋼箱梁車間化拼裝制造,從根本上解決了日照溫差對鋼橋制造精度的不利影響,降低了不良氣候對鋼梁耐久性的影響。

    本項目完成的科研成果達到國際領先水平,提高了鋼橋制造質量和耐久性,實現了鋼橋制造向“自動化、大型化、工廠化、模塊化、裝配化”的轉變。通過該項目的研究,形成了鋼箱梁制造示范基地和生產線,對國內鋼箱梁的生產起到了示范作用,帶動了相關行業技術進步,取得了顯著的經濟效益和社會效益,應用前景十分廣闊。相關核心技術研究成果直接提升了我國橋梁建設向更高層次轉變,提高了我國橋梁制造工藝整體水平和國際競爭力。

    五、推廣應用及經濟社會效益情況

    2012年中鐵山橋集團有限公司中標港珠澳大橋CB01合同段。港珠澳大橋連接香港、澳門、珠海三地的大型工程,120年壽命要求。CB01全長8.670公里,均為鋼箱梁結構,總重約18.29萬噸,鋼箱梁主要由橋面板、底板、橫隔板、腹板等正交異性結構板單元組成,總計62340片板單元。港珠澳大橋首次大批量采用大節段吊裝架設的方式進行施工,CB01合同段共72個大節段。

    中鐵山橋集團有限公司開展的“鋼箱梁制造模塊化、工廠化、大型化技術研究”成果應用于港珠澳大橋,完成了18 萬噸板單元的生產。得到了港珠澳大橋業主的高度評價,被樹為行業標桿,并被推廣應用到其他廠家和虎門二橋、滬通長江大橋、平潭海峽大橋等項目,帶動了中國鋼橋制造業的全面提升。

    另外,本課題研究成果為我公司贏得美國、挪威、新西蘭、孟加拉等國家的一大批訂單,提高了我國鋼橋梁制造的國際競爭力。

    六、代表性論文專著:無

    七、主要知識產權證明目錄

    序號

    已授權項目名稱

    類型

    專利號

    專利權人

    1

    正交異性板U形肋角焊縫雙面焊方法

    發明

    ZL 201110095088.6

    中鐵山橋集團有限公司、

    天泰焊材(昆山)有限公司

    2

    正交異性板板單元U形肋自動組裝方法

    發明

    ZL 201210550651.9

    中鐵山橋集團有限公司、

    唐山開元機器人系統有限公司

    3

    正交異性板U形肋內部角焊縫焊接設備

    實用新型

    ZL 201120111597.9

    中鐵山橋集團有限公司、天泰焊材(昆山)有限公司

    4

    鋼塔豎向轉動就位裝置

    實用新型

    ZL 201220467390.X

    中鐵山橋集團有限公司

    八、主要完成人情況表

    姓名

    排名

    技術職稱

    工作單位

    完成單位

    對本項目技術創造性貢獻

    魏云祥

    1

    教高

    中鐵山橋集團有限公司

    中鐵山橋集團有限公司

      項目技術總負責人,負責研究制定項目總體技術方案,主持開發了焊接質量監控系統、新制橋面板塊施工圖方案研究;主持大型工程機械裝備開發、研制。對3項創新點均做出了重大貢獻。“正交異性板單元U形肋自動組裝方法”獲得了發明專利。

    胡廣瑞

    2

    教高

    中鐵山橋集團有限公司

    中鐵山橋集團有限公司

    在本項目中負責總體方案的設計,主持全面的研發工作,負責主持研發U形肋、板肋與面板組拼的自動組裝機床等工藝裝備;負責定位組裝夾具的方案設計;主持大型拼裝廠房方案設計。對3項創新點的設計、實施均具有重大貢獻。獲得“正交異性板U形肋角焊縫雙面焊方法”“正交異性板單元U形肋自動組裝方法”兩項發明專利;“正交異性板U形肋內部角焊縫焊接設備” “鋼塔豎向轉動就位裝置”兩項實用新型專利。

    付常誼

    3

    高工

    中鐵山橋集團有限公司

    中鐵山橋集團有限公司

    1、主持了港珠澳大橋梁段的合理的分割,使板單元的劃分盡量標準化、通用化,實現鋼箱梁的模塊化制造,主持完成了施工圖轉化及與設計院的溝通協調等工作;2、主持了港珠澳大橋板單元制造的技術研究,制定工藝方案、制造驗收規則等各種工藝規程;3、負責U形肋加工制造工藝研究工作,編制新的加工工藝,提升U形肋制造工藝技術,保證U形肋坡口加工精度4、根據U形肋、板肋自動組裝和定位焊系統,研究編寫板單元組裝、焊接工藝,使反變形船位機器人自動焊接板單元縱肋技術得以實施,在世界上首次采用反變形船位機器人自動焊接板單元縱肋技術。

    劉申

    4

    高工

    中鐵山橋集團有限公司

    中鐵山橋集團有限公司

    結合鋼箱梁大節段結構特點,并考慮長遠生產能力預留,主持制定大節段拼裝廠房技術指標;有預見性的提出廠房地面軟基處理要求;設計制造大節段拼裝胎架、工裝;編制施工工藝規程、制定驗收標準。協助板單元施工自動化技術研究,獲得“鋼塔豎向轉動就位裝置”實用新型專利1項。

    徐向軍

    5

    教高

    中鐵山橋集團有限公司

    中鐵山橋集團有限公司

    研發了U形肋、板肋與面板組拼的自動組裝機床,攻克了自動行走、打磨、除塵、定位、壓緊和定位焊等關鍵技術難題。研制了基于焊接機器人的大型鋼箱梁龍門式自動焊接系統,并通過工藝性試驗定型了機器人定位焊、反變形翻轉胎工況下多條加勁肋同步焊的焊接工藝,實現了焊接過程的煙塵凈化 3.開發了焊接質量監控系統,實現了焊接數據信息化管理焊接參數的實時監控,確保了焊接質量可追溯性。將Mini焊接機器人應用于橋梁鋼結構制造,實現了鋼箱梁整體制造的焊接自動化. 獲得2項發明專利;1項實用新型專利。

    張鳴功

    6

    高工

    港珠澳大橋管理局

    中鐵山橋集團有限公司

    作為港珠澳大橋管理局鋼結構工程招標經辦人、項目管理現場負責人,按照港珠澳大橋“大型化、工廠化、標準化、裝配化”的總體要求,把“全面提升鋼箱梁制造技術水平、推動行業技術進步”作為本課題的管理目標,全面、深度地參與了本項目方案的總體設計,把鋼箱梁制造模塊化、工廠化、大型化技術作為項目招標和組織生產的強制性指標,在課題實施過程中負責組織協調相關參建方,保障課題的順利推進。參與了課題中板單元制造模塊化及自動化技術的工藝裝備研究,為全面提高港珠澳大橋鋼箱梁的制造質量,提升港珠澳大橋鋼箱梁的耐久性做出貢獻。

    戴潤達

    7

    高工

    中鐵山橋集團有限公司

    中鐵山橋集團有限公司

    主持港珠澳大橋涂裝技術研究工作,審核涂裝工藝方案,研發、引進、優化了噴砂、涂裝自動化程度較高的機械化輔助設備及涂裝質量控制檢測設備等。1.負責研究設計大型箱梁內巡檢車,磨料自動輸送循環系統;優化焊縫處自動回收式噴砂機。2.主持涂裝工藝試驗,新型可連續加、噴砂設備安裝調試及焊接防飛濺劑對涂裝質量的影響研究。3.制定高固體含量涂料噴涂方案。5.參與橋梁涂裝業最高標準涂裝廠房及橋址環縫施工棚設計。

    范軍旗

    8

    高工

    中鐵山橋集團有限公司

    中鐵山橋集團有限公司

     負責針對新的設備進行焊接試驗研究,總結試驗結果,主持完成焊接工藝評定試驗,制定使自動化焊接設備適用于鋼箱梁板單元的生產,鋼箱梁節段整拼的焊接工藝,編制焊接工藝規程等文件。 實用新型:正交異性板U形肋內部角焊縫焊接設備,獲得2項發明專利;1項實用新型專利。

    高文博

    9

    高工

    港珠澳大橋管理局

    中鐵山橋集團有限公司

        作為港珠澳大橋管理局技術主管,按照港珠澳大橋大型化、工廠化、標準化、裝配化的總體要求,把“全面提升鋼箱梁制造技術水平、推動行業技術進步”作為本課題的管理目標,全面、深度地參與了本項目研究方案的確定、技術路線的研討、中間成果管理等。參與了課題中板單元制造模塊化及自動化技術的工藝裝備研究,為全面提高港珠澳大橋鋼箱梁的制造質量,提升港珠澳大橋鋼箱梁的耐久性做出貢獻。

    馬立鵬

    10

    高工

    中鐵山橋集團有限公司

    中鐵山橋集團有限公司

    主持對新型焊接設備進行焊接試驗研究。負責板單元自動化組裝、焊接設備安裝、試驗、試生產、調試和驗收工作,主持試生產過程中設備數據收集、匯總,并召開專題研討會確定大生產中設備各項工藝參數。負責自動化焊接設備維護保養技術研究。

     

    九、完成人合作關系說明及完成人合作關系情況匯總表

    完成人合作關系說明

    本項目完成單位中鐵山橋集團有限公司,被譽為中國鋼橋的搖籃,是中國鋼梁鋼結構制造規模最大、實力最強、最具競爭力的企業之一。   

     項目第一完成人魏云祥,教授級高級工程師,享受國家政府津貼,作為項目總負責人,全面負責項目工作的開展。主要完成人魏云祥、胡廣瑞、付常誼、劉申、徐向軍、戴潤達、范軍旗、馬立鵬均為中鐵山橋集團有限公司教授級高級工程師和高級工程師,主要完成人張鳴功和高文博作為港珠澳大橋管理局項目管理現場負責人和技術主管,全面、深度地參與了本項目方案的總體設計,技術路線的研討及研究工作,他們團結合作,保證了項目的順利進行,通過課題的研究,改變了傳統的鋼箱梁制造模式,引領鋼箱梁制造技術向模塊化、智能化、工廠化、大型化方向發展,對國內鋼箱梁制造起到了示范作用,推動了行業技術發展。

        在本項目研發過程中,完成人均在中鐵山橋集團有限公司同一課題組,共同完成項目,共同獲獎。胡廣瑞、徐向軍、范軍旗是《正交異形板U形肋角焊縫雙面焊方法》(ZL 201110095088.6)發明專利共同發明人,魏云祥、胡廣瑞、徐向軍、范軍旗是《正交異性板單元U形肋自動組裝方法》(ZL 201210550651.9)發明專利共同發明人,胡廣瑞、徐向軍、范軍旗是《正交異性板U形肋內部角焊縫焊接設備》(ZL 201120111597.9)實用新型專利共同發明人,胡廣瑞、劉申是《鋼塔豎向轉動就位裝置》(ZL 201220467390.X)實用新型專利共同發明人。

    承諾:本人作為項目第一完成人,對本項目完成人合作關系及上述內容的真實性負責,若由此產生異議、爭議,本人愿意承擔相應責任,同意該項目按相關規定接受處理。特此聲明。

     

    第一完成人簽名:                   

     

     

     

    完成人合作關系情況匯總表

    序號

    合作方式

    合作者

    合作時間

    合作成果

    證明材料

    備注

    1

    共同獲獎

    魏云祥/1

    胡廣瑞/2

    付常誼/3

    劉申/4

    徐向軍/5

    張鳴功/6

    戴潤達/7

    范軍旗/8

    高文博/9馬立鵬10

    2012-2-12014-12-31

    鋼箱梁制造模塊化、工廠化、大型化技術研究》項目通過河北省科技成果評價,整體達到同類研究國際領先水平

    附件

     

    2

    共同知識產權

    胡廣瑞/2徐向軍/5范軍旗/8 

    2012-2-12014-12-31

    《正交異形板U形肋角焊縫雙面焊方法》發明專利

    附件

     

    3

    共同知識產權

    魏云祥/1

    胡廣瑞/2

    徐向軍/5

    范軍旗/8

    2012-2-12014-12-31

    正交異性板單元U形肋自動組裝方法發明專利

    附件

     

    4

    共同知識產權

    胡廣瑞/2徐向軍/5范軍旗/8

    2012-2-12014-12-31

    《正交異性板U形肋內部角焊縫焊接設備》實用新型專利

    附件

     

    5

    共同知識產權

    胡廣瑞/2

    劉申/4

     

    2012-2-12014-12-31

    《鋼塔豎向轉動就位裝置》實用新型專利

    附件

     

     

     

     

     

     

     

     

    十、知情同意證明

     

         中鐵山橋集團有限公司《鋼箱梁制造模塊化、工廠化、大型化技術研究》申報2019年河北省科學技術進步獎,其中發明專利《正交異性板板單元U形肋自動組裝方法》,我公司同意使用該知識產權報獎,并已知曉獲獎項目所用論文專著或知識產權不得再次用于申報河北省科學技術獎、未獲獎項目所用論文專著或知識產權不得連續兩年使用。

          特此證明。

    唐山開元機器人系統有限公司

                                  2019-4-15

    中鐵山橋集團有限公司《鋼箱梁制造模塊化、工廠化、大型化技術研究》申報2019年河北省科學技術進步獎,其中發明專利《正交異性板U形肋角焊縫雙面焊方法》和實用新型專利《正交異性板U形肋內部角焊縫焊接設備》,我公司同意使用該知識產權報獎,并已知曉獲獎項目所用論文專著或知識產權不得再次用于申報河北省科學技術獎、未獲獎項目所用論文專著或知識產權不得連續兩年使用。

          特此證明。

     

     

    天泰焊材(昆山)有限公司

     

                                  2019-4-15

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