宁波舟山港主通道一体式钢管桩制造技术学习体会

工程背景与技术需求

朴泷等人在《世界桥梁》2020年第48卷第3期发表的这篇论文，针对宁波舟山港主通道工程的一体式钢管桩制造技术进行了系统介绍。该工程由浙江杭绍甬高速公路有限公司建设，浙江科鑫重工有限公司制造，华南理工大学提供技术支撑，是钢管桩制造领域技术创新的重要案例。

宁波舟山港主通道工程70 m跨非通航孔主桥和62.5 m跨非通航孔引桥采用螺旋焊缝钢管桩，桩径分1.6 m、1.8 m、2 m三种规格，最大桩长109 m。每根桩的上、下部分壁厚不同，这种不等壁厚设计对钢管桩的制造提出了特殊的技术挑战。工程总量达24万吨，制造周期仅16个月，对制造效率和焊接质量提出了极高的要求。

一体化制造方案的核心思路

该工程采用全自动化整桩螺旋卷制生产制造方案，将2根桩相同壁厚部分连起来制造，以提高制造效率和材料利用率。这一思路体现了精益生产理念在钢管制造中的应用，通过优化生产流程减少材料浪费和工序转换时间。

从钢管制造与焊接工艺的角度，一体化制造方案具有以下优势：

第一，减少了对接焊缝数量。传统制造方式中，不等壁厚的钢管桩需要在不同壁厚段之间设置对接焊缝，这些焊缝的质量控制难度较大，且增加了制造成本。一体化制造方案通过将相同壁厚部分连起来制造，减少了壁厚变化的过渡区域，从而减少了高质量要求的对接焊缝数量。

第二，提高了制造效率。全自动化生产线实现了从钢带卷制、螺旋成型、焊接到矫直的全流程自动化，大幅减少了人工干预，提高了生产节拍。加工效率提高2.5倍，意味着在相同的生产设备投入下，可以完成更多的产量。

第三，保证了制造质量的一致性。自动化焊接设备能够精确控制焊接参数，减少人为因素对焊接质量的影响。焊接质量一次检测合格率达99.5%以上，这一指标在钢管制造行业中属于较高水平。

关键制造技术解析

在线预精焊技术

在线预精焊是螺旋卷制钢管制造中的关键工序。在钢带卷制成螺旋管坯后，需要进行预焊以确保管坯的几何形状稳定，然后再进行精焊。在线预精焊技术能够在钢带卷制过程中同步完成预焊，减少了工序转换时间，提高了生产效率。

从焊接工艺角度，预焊的焊接参数（如焊接电流、焊接速度、保护气体流量等）需要根据钢带的材质、厚度和卷制速度进行优化。预焊的焊缝质量虽然不需要达到最终焊缝的要求，但必须保证足够的强度以维持管坯的几何形状，防止在后续精焊过程中发生变形。

全自动激光跟踪扫描智能化纠偏焊接技术

这是该工程制造技术的核心亮点之一。激光跟踪扫描系统能够实时监测焊接过程，通过扫描焊缝的几何形状和焊接轨迹，自动调整焊接参数和焊接位置，确保焊缝质量的一致性。

从焊接工艺角度，激光跟踪扫描技术能够实时检测焊缝的宽度、高度和形状，当检测到偏差时，系统自动调整焊接电流、焊接速度和焊枪角度等参数，将偏差控制在允许范围内。这种闭环控制技术显著提高了焊接质量的一致性，减少了返工率。

钢带对接外焊缝自动焊接设备

对于不同壁厚段的对接，该工程采用了钢带对接外焊缝自动焊接设备。这种设备能够在钢带对接处自动完成焊接，焊缝质量稳定可靠。

从焊接工艺角度，钢带对接焊缝的焊接质量受以下因素影响：对接间隙的均匀性、钢带表面的清洁度、焊接参数的匹配性等。自动焊接设备通过精确的机械定位和焊接参数控制，能够有效控制这些因素，保证焊缝质量。

剪力环自动焊接专用机器设备

剪力环是钢管桩上用于连接承台或帽梁的关键部件，其焊接质量直接影响桩顶的连接性能。该工程采用了剪力环自动焊接专用机器设备，实现了剪力环焊接的自动化和标准化。

从焊接工艺角度，剪力环焊接属于全位置焊接，焊接难度较大。自动焊接设备通过旋转机构和焊枪轨迹控制，能够保证全位置焊接的质量一致性。同时，设备还配备了焊缝检测系统，能够实时监测焊接过程，确保焊缝质量。

制造质量控制体系

该工程建立了大直径超长钢管桩全自动化生产线，实现了钢管桩高质、快速制造。焊接质量一次检测合格率达99.5%以上，这一指标体现了制造质量控制体系的有效性。

从焊接质量控制的角度，该工程的质量控制体系体现了PDCA循环的思想：计划（Plan）阶段制定焊接工艺规程和质量标准；执行（Do）阶段通过自动化设备执行焊接工艺；检查（Check）阶段通过无损检测和几何尺寸检测验证焊接质量；处置（Act）阶段对不合格品进行返工或报废处理，并反馈改进焊接工艺。

工程实践启示与反思

该文献介绍的一体式钢管桩制造技术，为同类工程提供了重要的技术参考。结合实际工程经验，我提出以下启示：

1. 在钢管桩的制造方案设计中，应充分考虑一体化制造方案的优势，通过优化生产流程减少焊缝数量和提高制造效率。
2. 在焊接工艺的选择上，应优先考虑自动化焊接设备，通过闭环控制技术保证焊接质量的一致性。
3. 在质量控制体系的建设上，应建立从原材料到成品的全过程质量控制体系，实现质量数据的可追溯性。
4. 在制造效率的提升上，应通过生产线优化和设备升级，实现制造效率的显著提升。
5. 在制造成本的控制上，应通过材料利用率优化和返工率降低，实现制造成本的合理控制。

总体而言，该文献通过系统的技术介绍，展示了大直径超长钢管桩一体化制造技术的关键要点和工程实践成果。工程技术人员在引用其技术成果时，应充分考虑实际工程条件（如桩径、桩长、壁厚、地质条件等）的差异，并结合自身的技术能力进行适当调整。该工程的成功实践表明，通过技术创新和工艺优化，可以在保证质量的前提下显著提高制造效率，为大型桥梁基础工程的快速建设提供有力支撑。