“科学技术奖”二等奖项目    

　　一、基本情况 

　　获奖项目：钢结构建造智能化焊接技术及应用 

　　主要完成单位：中建钢构天津有限公司、中建钢构股份有限公司、中建科工集团有限公司 

　　主要完成人：李毅、钱焕、邓秀岩、薄广达、汪天平、李伟策、孙朋、国贤慧、曲佳萍、李江 

　　二、项目背景 

　　钢结构建筑是一种利用钢材作为主要承重构件的建筑形式，具有轻质、高强、抗震、节能、环保等优点，是符合低碳经济发展理念的建筑形式，广泛应用于重型厂房、大跨度建筑、桥梁、超高层建筑等领域。我国钢结构产业不断发展和完善，钢材品种和加工设备都有了很大的进步，朝着更高质量、更高效率、更高水平的方向迈进。 

　　目前建筑业的生产方式大多依靠人工，管理较为粗放，与高质量发展要求相比还有一定发展空间，智能制造工厂的应用不多。为了提高钢结构建筑的生产效率和质量，需要加快推进智能制造工厂的建设和应用，利用先进的信息技术和自动化设备实现钢结构构件的精确加工、智能检测、自动运输和快速安装等环节，实现钢结构建筑的数字化、智能化和绿色化。 

　　三、创新成果 

　　（1）钢结构现场施工复杂条件下的机器人焊接技术 

　　针对高空及狭小空间焊接难题，研发了便携式迷你焊接机器人；针对冬季低温焊接难题开发了机械臂式焊接机器人，能实现复杂空间中不同位置、角度和方向的焊接，还可连续不间断施焊。对于施工现场弯扭构件等复杂截面构件的焊接作业，创新性的采用柔性材料及插电式吸附装置设置轨道。 

图1 便携式迷你焊接机器人(a)示意图；(b)实物图

图2 机械臂式焊接机器人

　　（2）100mm超厚板窄间隙混合气体保护焊技术 

　　对窄间隙焊接设备进行改进：设计两款窄间隙焊接机器人——小车轨道式和悬臂式机器人。采用钟摆式机头，将电弧指向侧壁与焊缝交接根部；钟摆式行走姿态保证焊缝平整成形。脉冲MAG电弧焊技术提高电弧热量与稳定性，实现焊接过程零飞溅；设计焊接弧光遮挡装置，改善了作业环境。选用小角度坡口，减少了焊材用量和焊接道次。坡口精度高，降低了二次坡口切割造成的热输入变形。还总结出一套超厚板窄间隙焊接工艺参数。 

图3 窄间隙焊接流程 

　　(a)对接试件组立；(b)T字接试件组立；(c)直边I型坡口；(d)坡口表面间隙测量；(e)坡口表面间隙测量；(f)坡口根部间隙测量；(g)焊道最小宽度；(h) 焊道最大宽度；(i) 焊枪垂直居中焊道（对接）；(j) 焊枪垂直居中焊道（T字接）；(k) 焊接过程（对接）；(l) 焊接过程（T字接）；(m)焊道成形；(n)盖面成形 

　　四、推广应用

  应用于中建钢构天津有限公司承接的石家庄职业技术学院、北京城市副中心166/170地块、北京地铁3号线、北京地铁12号线等项目。机器人提高焊接效率50%，同时减小了环境污染，符合国家绿色工业的要求。