6月9日,常泰长江大桥实现“毫米级”精度准确合龙,这座创下最大跨度公铁两用钢桁拱桥、最大连续长度钢桁梁、世界最高钢塔等多项世界纪录的大桥,距离通车目标仅剩“一步之遥”,中国钢桥的又一座丰碑呼之欲出。
作为创造这一历史成就的参与者,中铁工业旗下中铁宝桥坚持创新驱动,持续升级钢桥梁制造技术、设备和系统,以新质生产力助推中国钢桥高质量发展。
高技术推动钢桥制造“三级跳”
在距离常泰长江大桥70公里外的中铁宝桥扬州公司钢桥梁智能车间内,多台智能设备和焊接机器人正快速运转,操作人员紧盯数字化设备,手指在键盘上熟练敲击……常泰长江大桥钢构件就在这座现代化工厂内诞生。
从手工焊接到如今的智能化、数字化制造,近20年间,我国钢结构桥梁的生产方式和制造能力发生了天翻地覆的变革。2005年,拥有中国第一座桥梁钢塔、世界第一座桥梁曲面钢塔的南京长江三桥(后更名为南京大胜关长江大桥)项目正式启动。中铁宝桥工程师们立志“把论文写在祖国大地上”,攻克了钢塔阶段焊接变形及几何精度控制等技术难题,桥梁建设者用简单的焊接设备将215米高的当时世界第一钢塔加工制造精度控制在万分之一误差范围内,使我国特大桥钢塔制造、精度控制水平跻身世界前列。
技术研发能够解决部分钢桥梁制造难题,但要实现工艺高质量应用落地,就必须推动传统制造方式的革命性升级。2013年,中铁宝桥承担世纪工程——港珠澳大桥部分钢结构生产制造任务,其中100多米高的“风帆”型桥塔挑战着钢桥技术极限:钢板厚度60毫米至150毫米、塔段焊缝密集……怎样控制焊接变形、保证几何精度?
中铁宝桥提出“大型化、工厂化、标准化、装配化”的制造理念,突破性地实现了无创伤制造、无创伤吊装、无创伤支撑技术,推广应用轨道式焊接机器人、无盲区自动焊接设备、焊接群控制系统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先河,将我国钢主梁、钢塔制作精度和质量提升到一个全新高度。
创新理念不动摇,从港珠澳大桥首次尝试钢桥梁自动化加工至今,中铁宝桥钢桥梁生产设备完成了从机械化、自动化到智能化、信息化的更新迭代,通过与设备制造厂商深度合作、持续科研攻关,真正实现设备功能与工艺需求的融合落地。近十年间,一代代新型钢桥梁加工设备的投产应用从未间断。2020年,我国首座钢桥梁智能制造示范工厂在中铁宝桥扬州公司正式建成,我国钢桥梁制造实现了从手工焊、机械化到智能化的“三级跳”。
高质量引发钢桥制造“创新力”
U肋,一种广泛应用于各类钢结构桥梁的部件,能够实现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。
长2.44公里的常泰长江大桥主航道桥由91个宽35米的钢桁梁大节段拼接而成,与上万根U肋焊接在一起,形成承受桥面压力的巨大合力。
为提升U肋制造和焊接质量,实现常泰长江大桥8毫米U肋板单元焊缝熔透深度不低于80%U肋板厚的高精度加工要求,中铁宝桥在原有生产线的基础上,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,这对焊接机器人来说也是不小的挑战。为此,中铁宝桥摒弃了传统通过压力传感的焊接跟踪方式,与设备厂商共同研发出激光跟踪焊接法,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”。
最终,中铁宝桥成功实现U肋制造工艺精细化控制,U肋一次探伤合格率达到99%。
2021年常泰长江大桥建设以来,中铁宝桥项目技术专家团队累计开展省部级3项科研专题研究,参编江苏省地方标准2项,取得省部级施工工法2项、优秀QC成果4项、专利申报36项等成果。先后取得120毫米镂空式特厚板焊接变形控制技术、超大断面钢塔工地全位态自动化焊接技术等多项拥有自主知识产权的关键技术成果,为中国钢桥制造积累了宝贵的经验。
高效能谱写钢桥制造“协奏曲”
新质生产力的培育离不开熟练掌握新质生产资料的应用型人才。随着大量原创性技术和新型设备的广泛应用,手工加工和简单的机械设备逐渐被各类新型生产工具代替,钢桥建设领域的高技能应用型人才队伍建设必须齐头并进。
为建设一支高素质、高技能桥梁制造人才队伍,中铁宝桥积极推动产业工人队伍建设改革,通过加强制度建设、完善教育机制、改革培训制度、统筹职业培训、拓宽发展空间等形式,着力打造和培养一批与新质生产力发展相匹配的劳动者队伍。
高技能人才的培养与新型设备的更新实现企业高质量发展的“双轮驱动”。长228米、宽39米的中铁宝桥扬州公司一个智能制造车间,25-30名工人就能实现每月5500-7500吨产能,相比于传统制造工艺,劳动生产效率提升30%以上。
目前,中铁宝桥钢桁桥梁制造的综合焊接自动化率高达93%,智能喷砂效率相比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,实现了工资成本、管理成本的有效控制,企业生产效率平均提高30%、综合运营成本降低15%。
此外,中铁宝桥积极贯彻落实国家环保节能政策,通过大力引进废气处理设备,发展厂房屋顶光伏电站项目,打造智能涂装生产示范线、弦杆板单元自动化设备生产线等,优化区域布局、提高自动化水平,降低能源损耗、提升原料利用率,既改善了工人队伍作业环境,又实现了企业传统生产模式向绿色低碳的转型升级。 丁浩