穿黄隧道盾构机刀盘及盾体的焊接（论文）.pdf

·14· 1 盾构机焊接方法的选定及主要的焊接设备 根据刀盘和盾体的母材为 S355（J2G3），综合分析后刀盘 和盾体的焊接方法选择手工直流电弧焊，焊接所用的电焊机为 ZX-500直流焊机，焊工为持有有效焊工证的专业电焊工，焊 条采用TL-508高张力钢用焊条，由于在焊缝的坡口形式不同， 所以需要选用不同规格的焊条，其规格分别为 4. 0 mm ×400 m m, 3.2 mm ×350 m m, 2. 6 mm ×350 m m。 焊前对焊件整体或焊接区域局部进行加热的工艺手段称 为预热。焊接强度级别较高、有淬硬倾向的钢材、导热性能 特别良好的材料、厚度较大的焊件及当焊接区域周围环境温 度太低时，焊前往往需对焊件进行预热。预热的主要目的是 降低焊接接头的冷却速度，预热能够降低冷却速度，但又基 本上不影响在高温停留的时间，效果较为理想。所以当焊接 具有淬硬倾向的钢材时，降低冷却速度减小淬硬倾向的主要 工艺措施，因此刀盘在焊接前要经过预热处理。 加热所用的设备为喷火炬，所用的燃料为液化气，在使 用时要严格按照规范使用。加热温度保持在50~80℃，用红外 线温度计时刻检测焊接区域的温度，在局部焊接完成后要对 刚刚完成的焊缝用石棉布进行保温处理，防止焊缝的温度下 降过快在其内部产生应力集中的现象，每条焊缝要连续施焊， 避免多次加热影响刀盘材质的特性。 2 刀盘和盾体的焊接工艺 2.1 ? ??{ ??]? ? 为了能够更清晰的了解刀盘和盾体整个的焊接工艺，通 过表格的形式对每部分的焊接进行简单的说明见（表 1）。 2.2 ? ??{ ?n ??]? 2.2.1 刀盘的焊接 穿黄盾构机刀盘母材为低合金结构钢，其直径为 903 0 m m， 厚度为80 0 m m，为方便运输，刀盘在加工时将其分为 3个部分， 在刀盘运输到施工现场后再将其焊接为一个整体并与盾体完 成组装连接。 刀盘在焊接前先要进行整体的组装定位，用起重机将刀 盘的中心部分平放在事先加工好的支撑上面，其他左右部分 通过螺栓和点焊将其进行连接。安装过程中要用水准仪检测 整个刀盘的平整度，根据测量结果适当调整支撑，确保刀盘 的刀具安装基座在一个平面上，刀具由于形式和用途的不同 所以并不在一个平面上。调整完成后用点焊在焊缝处将刀盘 固定，断点焊至少要 40~5 0 m m长，不能使用过小面积的点焊 以保证焊缝的对接质量良好，为下一步焊接的顺利进行奠定 良好的基础。 刀盘在初步组装完成后所形成的焊缝左右焊缝对称相同， 按照空间位置分为纵封和横缝 ：纵缝为刀盘水平放置时与之 垂直的焊缝 ；横缝为与刀盘在同一个平面内的焊缝。按照坡 口形式可分为 X形、Y 形和K形： X形焊缝主要分布在刀盘 对接处比较薄的横缝 ； Y形焊缝主要分布在刀盘外缘对接钢板 比较厚的纵缝 ； K形焊缝主要分布在刀盘幅臂的辅助支撑钢板 与钢板中心部分接触的纵缝。 由于刀盘焊接的特殊性，所以在焊接之前对每一条焊缝 都要制订科学合理的焊接工艺。在焊接之前先将焊缝区域（焊 缝及周围 2 5 m m区域）的铁屑、铁锈、油污、油漆等会对焊 接质量造成负面影响的物质在焊接前用钢丝刷进行清除，并 用丙酮对焊接面进行擦拭，在确认清理干净后方可进行下一 步的焊接，在潮湿环境或气温低于 10℃时，焊接须搭设帐篷 并配备加热热和消除应力的装置。对于刀盘整体而言在焊接 时为防止变形要左右同时进行，而对刀盘中心部分和左右幅 臂在对接后产生的横缝由于距离较长不能 1次焊接完成，所以 采取从焊缝上下同时施焊，从中间向两边分段逐层阶梯状施 焊的原则，分段长度以 1m为宜，每次施焊完成 3层后开始检 查焊接的质量。 焊接准备工作完成后便可进行刀盘的焊接，先用喷火炬 对即将进行的焊接区域进行加热，使其温度保持在 80℃左右， 并不断用红外线温度计检测。焊接所用的焊条在使用前要在 远红外电焊条烘箱内进行烘干处理，烘干温度要控制在 300℃ 左右，烘干时间要保证在 4 h 以上。焊条在使用时要放入专用 的TRB-5 电焊条保温桶内，并用利用焊机 2次电源加热，使 其温度控制在 135℃ ±15℃恒温温度范围内，在现场使用时要 维持其焊条药皮的含水率不大于 0.4%。电焊机为ZX-500直流 焊机，在使用不同规格的焊条时，要适当调整焊接电流的大 小，电流过大会影响金属的内部组织，使组织晶粒粗大，影 响金属的力学性能，容易产生咬边，熔深过深焊渣不容易浮出， 容易产生夹渣 ；电流过小会产生未焊透，未融合等缺陷，所 以开始焊接时先采用较小的电流，根据焊接的质量再对电流 进行适当的调整。 根据各焊缝的坡口形式及母材的厚度进行焊层分布，焊 ［摘 要］ V?件? t?;偏ro? ??偏 ??]??? ，听? t?}?倡{r儿?m?Q/仕7?? ，" c P + 1r仕?m坤b??。 ［关键词］ 偏ro ；? ? ；? ［中图分类号］ U 455.39bbbbb ［文献标志码］ Bbbbbb ［文章编号］ 1001–523X（2019）03–0014–02 Welding of Cutters and Shields of Yellow Tunnel Shield Machine Cai Yan-ming ［Abstract