科 研 项 目

可行性研究报告

项目名称：铝镁合金管道焊接技术研究与创新

项目负责人（签字）：

日期：

目 录

一、综 述 ............................................................................... 1

二、预期目标 .......................................................................... 1

三、研制方式 .......................................................................... 2

四、项目实施方案 .................................................................. 2

五、技术创新点 ...................................................................... 3

六、项目经费 .......................................................................... 3

七、项目计划进度 .................................................................. 3

八、项目组成员及职责分工 .................................................. 4

九、效益测算 .......................................................................... 4

十、项目风险及对应措施 ...................................................... 4

一、综 述

目前在空气分离装置中，铝镁合金管道应用十分广泛，由于空分装置生产工艺的特殊性，决定了铝镁合金管道清洗、脱脂、加工、组装、焊接工艺比碳钢材料要求高，且施工有一定难度。由此，我们以气体有限公司28000Nm3/h制氧机工程为载体，开展对铝镁合金管道焊接技术的研究与创新，旨在寻求一种新的施工工艺和方法，提高作业效率和焊接质量。

1.1 铝镁合金管道特点

镁合金具有高强度、低密度、耐低温的优点，同时具有低熔点、膨胀系数大等焊接特点。

1.1.1铝镁合金熔点较低(熔点455℃～602℃)，与氧气的亲和力强，在高温下很容易氧化，形成高熔点的氧化膜(熔点约2050℃)将熔池覆盖，严重妨碍母材与焊材的熔合，从而在焊缝中易产生氧化物夹杂、未熔合、气孔等缺陷。

1.1.2 铝镁合金膨胀系数大，在焊接过程中易产生较大热应力。

1.1.3 铝镁合金在高温下的强度和塑性变低，易产生塌陷，且从固态到液态转变过程中颜色无明显变化，不利于焊接温度的掌控。

1.2 立项的必要性

目前，公司设计的空分装置内管道大多采用铝镁合金管道，其坡口加工、焊口组对的效率和焊接一次合格率问题已经成为影响工程进度和质量的瓶颈。

1.2.1 坡口加工效率低

对铝镁合金而言，采用角向磨光机打磨坡口的传统加工方法已不能满足工程进度和质量需要。铝镁合金为软质金属，粘度大，磨口过程中经常打滑，使磨口速度非常缓慢，效率低；用砂轮磨光片磨口后，铝镁合金粉末粘在坡口表面，焊接后拍片合格率低；管壁内飞溅物、残留物多，处理难度大，尤其小直径管道，而空分装置管道清洁度要求高，氧气管道要求更为严格。

1.2.2 厚壁管道组对难度大

国产铝镁合金管道管壁厚，现场制作组对难度大，对操作人员的施工经验要求高。以往采用木锤、橡胶锤等简易工具进行对口作业，组对效率低，且不能保证管道的焊接质量。

1.2.3 传统坡口形式受限

铝镁合金管道坡口形式有V型、X型等，对于厚壁DN≤150mm的管道，传统的V型坡口焊接一次合格率低，小直径管X型坡口因空间受限无法采用对称焊，迫切需要一种新型焊接坡口工艺。

1.2.4 传统焊接方法不易保证焊接质量

铝镁合金管道焊接方法主要有对称焊、单面焊双面成型等。150mm＜DN＜500mm的活动口及所有固定口，受空间的限制无法采用对称焊。固定口的焊接常采用单面焊双面成型，但由于受坡口形式、对口质量、仰焊等条件限制，焊口质量易发生不合格现象，造成返工。

二、预期目标

2.1 利用原有的电动、风动工具，改进坡口加工工艺，加快坡口加工进度，提高焊口合格率。

2.2 在铝镁合金管道的对口焊接施工中，为快速准确进行管道对口，加快施工进度，提高焊接质量，研制新型的管道对口夹具。

2.3 公称直径小于等于150mm、壁厚大于等于8mm的铝镁合金管道采用新的焊接工艺。

2.4 管道固定口及150＜DN＜500mm的活动口焊接时，研究一种新的焊接工艺。

三、研制方式

3.1 公司成立铝镁合金管道焊接研究小组定期召开会议，讨论方案，过程跟踪。

3.2 研究方案策划

1）充分调研、试验，利用现有的电动、风动工具，设计专用铣刀头。

2）制作不同形式的铝镁合金管道对口夹具，进行焊口组对试验，最终确定夹具的形式。

3）对于小直径铝镁合金管道，对不同形式的坡口进行研究、试验，选择合适的坡口工艺。

4）对固定口及150＜DN＜500mm管道，选择加衬焊工艺，对衬环的安装顺序、方法、焊接参数进行试验，确定最终加衬焊工艺。

四、项目实施方案

4.1 铝镁合金管道焊接研究小组通过反复了解、试验，在进行管道坡口加工过程中，利用现有的电动、风动工具，设计专用铣刀头，选择多种模数、角度等参数，定制多种铣刀头，反复切削试验，最终确定适合切削铝镁合金的专用铣刀头参数。

4.2 选择不同数量及规格的调整螺栓、紧固螺栓、固定螺栓，制作不同的铝镁合金管道对口焊接的顶具，进行焊口组对试验，最终确定螺栓的规格及数量，达到最终预期效果。

4.3 对于公称直径小于等于150mm的小直径铝镁合金管道，经研究、试验，采用U型坡口工艺焊接，对不同壁厚的管道，调整焊机焊接电流，对焊接试件进行探伤，做拉力和弯曲试验，选择焊接质量高的各种参数，形成焊接工艺评定。

4.4 对固定口及150＜DN＜500mm管道焊接时，采用加复合衬环焊接（加衬焊）。选择不同的衬环安装顺序及方法、点焊长度、焊点数量，调整焊机焊接电流，对焊接试件进行探伤，做拉力和弯曲试验，确定最终的参数与流程，形成焊接工艺评定。

五、技术创新点

5.1 采用“镁合金管道坡口专用铣刀头”进行管道坡口铣切，提高坡口加工效率，减少飞溅。

5.2 采用“镁合金管道对口焊接的顶具”进行管道组对，减少管口错边量，实现快速准确对口。

5.3 小直径厚壁管采用U型坡口工艺，保证管道单面焊接双面成型质量。

5.4 部分焊口采用加衬焊工艺，较易保证焊口质量。

六、项目经费

七、项目计划进度

7.1 20##年1月，进行试制、试验，确定最终方案；

7.2 20##年2月-6月，方案实施，进行铝镁合金管道的预制、安装、无损检测，并对过程中形成的资料进行收集；

7.3 20##年7月，现场收尾，对收集的过程资料进行汇总、分析；

7.4 20##年8月，形成结题报告。

八、项目组成员及职责分工

九、效益测算

通过创新点在工程中的应用，提高工作效率，提高一次合格率，节约人工、机械费、工期，预计节约成本15万，焊口一次合格率提高1%。技术人员积极参与各项科研活动，通过不断努力改善个人职业发展路径，达到自我实现的目的。

十、项目风险及对应措施

10.1 项目风险

1）U型坡口加工要求高，焊接操作难度大，对焊工的技术要求高；

2）衬环与管道之间存在的微小间隙内容易留存细微颗粒；

3）不锈钢衬环易过烧，X光检查时易出现阴影。

10.2 对应措施

1）对操作工进行现场培训，提高操作熟练程度，对焊工进行技能培训，选择优秀焊工施焊。

2）管道切铣过程中做好防污染防护，切铣后彻底清理；

3）在点焊和焊接引弧时不直接指向垫环，确保衬环不烧焦、不烧穿，避免X光检查时出现阴影而造成评片误判。

第二篇：科研可行性研究报告

科研可行性研究报告

一、项目概况

洪都大道位于南昌市主城区，跨越东湖区和青云谱区，是南昌市南北向重要的交通通道，洪都大道规划由干线性主路调整为快速路，与西侧的昌九快速路（正在实施快速化改造）、南侧的九州高架快速路（已建成通车）及共同构建成南昌一环快速路。本标段洪都大道快速化改造工程主线起讫点桩号为154#-212#号墩，施工起讫里程为K6+714~K8+800.594，线路全长2086.594m；其中主线高架58跨、解放立交匝道6条、主线上下匝道4条。标段主线桥标准节段箱梁架设1350节；路口大跨径节段箱梁（40+60+40m）悬臂架设92节；匝道标准节段箱梁架设187节；解放路立交标准节段箱梁架设77节。本工程经过综合比选，采用35m标准跨预制节段拼装大箱梁施工；节段梁体在工厂采用短线匹配预制，利用运梁车运输节段到现场，采用上行式架桥机进行架设。

二、依托工程项目

市政箱梁装配式施工依托洪都大道快速化改造工程二标主线桥，洪都大道快速化改造154#-212#墩高架桥上跨洪都大道主干道，双向6车道，桥面宽25m，梁高2.2m，断面形式为分离式双箱单室结构，标准跨径为35m。节段箱梁在工厂进行短线匹配预制，运至桥底采用上行式架桥机架设。

三、立项必要性和紧迫性

洪都大道快速化改造工程主线高架桥位于南昌市主城区，桥梁箱梁预制节段拼装式施工技术，可提高桥梁城市施工技术水平，突破桥梁城市施工交通导改难度大、施工周期长、景观效果差的难题。洪都大道快速化改造工程主线高架桥采用预制节段拼装式施工方法进行施工，较传统城市现浇大箱梁桥梁施工方法相比具有结构性能好、造型美观、低碳环保，施工时对地面交通和周围环境影响很小，很好地满足一般城市高架桥梁的建设要求。为了掌握该施工技术，确保洪都大道快速化改造工程主线桥高效、安全、优质、顺利的竣工，我局有必要对桥梁预制节段大箱梁施工技术进行深化研究，通过深入研究关键施工方法和配套的装备进一步优化施工工艺，为该类型桥梁预制节段梁施工做好技术储备，并确保我局在该类型桥梁预制节段梁施工中占据领先地位。

四、项目主要研究内容和关键技术及创新点

研究内容：

1.节段箱梁双幅同步架桥机拼装施工技术研究。

2.大跨节段箱梁悬臂拼装施工技术研究。

技术关键与创新点：

1.LG3560节段拼装架桥机同步架梁技术；

2.LG3560节段拼装架桥机特殊步履过孔技术；

五、拟采用的研究方法

1.立足于集团公司力量，成立技术专家组和技术攻关组，实行课题组长负责制，积极开展课题攻关活动，前期做好开题策划和审定工作，过程中定期进行课题汇报及评审工作。

2、线下试验，总结关键控制技术。结合洪都大道快速化改造工程主线桥地理环境特点，建立预制节段拼装梁预制试验，对节段梁短线法匹配预制测量定位施工关键设备性能和关键环节进行试验和总结。

3.成立专门的科研项目团队，包括其它公司技术人员、项目技术人员等，做好预制节段大箱梁施工的相关准备工作，制定现场具体实施计划和工作任务。

4. 调研国内已施工预制节段大箱梁施工情况，对正在施工的预制节段大箱梁参观、学习、交流，结合洪都大道快速化改造工程的特点和要求，指导本科研的实施。

5.聘请有类似工程实践经验的专家进行现场指导或担任技术顾问。

六、拟完成的主要成果及应达到的技术指标

主要成果：安全可靠高效快速的预制节段大箱梁预制拼装。

达到的技术指标：

1、拟开发工法2项：（1）节段箱梁双幅同步架桥机拼装施工工法，（2）大跨径节段箱梁悬臂拼装施工工法。

2、拟开发专利3项：（1）一种新型墩顶横梁锚固体系；（2）湿接缝处体内束波纹管连接装置；（3）墩顶横梁临时对拉锚固装置。

3、预计形成的标准规范 项：请写出具体名称

4、其它成果：（论文）节段箱梁双幅同步架桥机拼装施工技术

七、技术、经济及社会效益预测分析

目前国内节段大箱梁拼装工艺在桥梁施工领域使用较少，主要原因是①节段梁预制测量控制精度要求高，短线法预制是将桥梁的设计几何尺寸分解成若干小节段单元后在工厂加工制造，为了确保加工单元拼装后满足桥梁设计的几何尺寸和线形，节段预制施工中的测量控制至关重要。②双幅节段大箱梁架设要满足同步架设，对架桥机同步作业精度要求较高，同时要满足架桥机独立作业架梁，对架桥机设计要求较高，过程同步架梁控制有难度。③节段梁端模设计复杂，平整度和刚度要求高。经过研究分析解决以上问题后，同等施工条件及交通环境下预制节段大箱梁的施工周期约为24个月，现浇大箱梁和预制小箱梁施工周期约为26个月，可节约2个月。预制节段大箱梁的建安费造价比为1.1，现浇大箱梁和预制小箱梁分别为1.0、0.96，虽然造价相对稍高，但大规模运用时造价趋于经济，桥梁全寿命周期费用和能源消耗少，符合国家建筑工业化的战略；国内外有很多已建的工程实例，随着桥梁施工技术的进步，预制节段大箱梁结构在铁路、公路、轨道交通以及市政工程中得到越来越多的广泛应用，并取得很好的效果。而预制装配式小箱梁尺寸小，运输量大，运输受城区地面限制，市区运输会影响交通，且景观查。现浇大箱梁施工对地面交通和周围环境（包括沿线商业）影响很大，粉尘、噪声影响大。

八、经费预算

九、进度安排

十、人员与分工