盾構刀盤(pán)的緊急焊接修復
- 2018-08-18 14:41:00
- 陸啟蒙 原創(chuàng )
- 6379
盾構刀盤(pán)的緊急焊接修復:刀盤(pán)本體及刀具安裝基座的焊接修復: 在土倉內開(kāi)挖面上進(jìn)行焊接作業(yè),受到了操作空間、通風(fēng)條件等多種因素的限制,作業(yè)難度較大對焊工的操作水平也有較高的要求。由于在本次作業(yè)過(guò)程中開(kāi)挖面地層情況比較隱定,加之措施得力所以焊接作業(yè)進(jìn)行的較為順利。
1、鋼材的選擇:刀盤(pán)修復工作,時(shí)間緊、任務(wù)重。但我們還是進(jìn)行了認真的調查、分析和準備。首先根據刀盤(pán)本體采用St52-3鋼號。相當于國產(chǎn)的低碳鋼。刀盤(pán)本體及刀具安裝基座的修復寬度為350mm,厚度為100mm,高度為150mm。從材料的機械性能和可焊性等多方面因素綜合考慮,并經(jīng)與有關(guān)單位的焊接專(zhuān)家研究,最終決定采用國產(chǎn)20#鋼對刀盤(pán)及安裝基座進(jìn)行修復。 2 、刀盤(pán)修復方案的優(yōu)化:如何保證修復后的刀盤(pán)本體性能不低于原設計制造的水平,我們進(jìn)行了深入的分析和研究,并加工了樣塊在現場(chǎng)進(jìn)行了模擬裝配分析。
3、從焊接工藝考慮采用左右塊加支撐塊的方案:原設計修復方案中采用兩塊150mm厚的鋼塊,對刀盤(pán)大臂左右兩側進(jìn)行焊接修復。我們通過(guò)分析及樣塊的模擬安裝發(fā)現:在土倉內,受操作空間的限制,焊接作業(yè)只能從兩個(gè)側面進(jìn)行無(wú)法正面對刀盤(pán)進(jìn)行焊接作業(yè)。在345mm的寬度上,焊接兩塊150mm的鋼塊,第一塊可以焊接,而第二塊與第一塊相鄰的部分與刀盤(pán)本體間的焊縫無(wú)法實(shí)施焊接作業(yè)。所以,改為采用兩塊100mm厚的鋼塊加中間支撐板;先焊接左、右塊,再焊接中間連接板。這樣既保證了焊接作業(yè)的司達性、方便性,也保證了修復體與刀盤(pán)本體之間有較高的連接強度。
4、周邊刀連接螺栓數量的確定:山于刀盤(pán)周邊刀安裝基座上的中間一個(gè)螺柱連接孔被磨掉1/2,無(wú)法對半個(gè)螺栓孔進(jìn)行焊接修復。我們最初決定只用兩端的連接孔進(jìn)行螺栓連接固定,中間一個(gè)不固定。后經(jīng)我們分析研究認為:如果中間螺栓孔不連接,一是周邊刀與刀盤(pán)的連接強度降低了1/3;二是如果該螺栓連接孔不進(jìn)行封堵,在刀盤(pán)旋轉過(guò)程中,會(huì )有泥沙從孔內通過(guò),且由于該部位位于刀盤(pán)邊緣,其線(xiàn)速度較大,容易導致刀盤(pán)和刀具的磨損;因此,決定對該螺栓孔進(jìn)行連接封堵。具體做法是:加工一個(gè)帶有內螺紋孔的光套,在原套的位置上與刀盤(pán)殘體進(jìn)行焊接,螺栓與套的內螺紋連接固定。這樣既封堵了刀盤(pán)上的孔洞,也提高了周邊刀與刀盤(pán)本體的機械連接強度。
5、增加焊縫高度,以提高修復體與刀盤(pán)基體的連接強度:經(jīng)設備制造商確認:刀盤(pán)制作時(shí),周邊刀安裝基座與刀盤(pán)本體焊縫高度為3層5mm。修復時(shí)們規定了5層8mm焊縫高度。保證了修復質(zhì)量不低于原制造過(guò)程中的焊接強度。
6、采取多項措施,保證焊接質(zhì)量: (1)選派經(jīng)驗豐富、焊接技術(shù)高的電焊工進(jìn)行連續作業(yè); (2)選用直流電焊機,保證焊接電弧能夠穩定燃燒,以提高焊縫成型質(zhì)量; (3)選用J506焊條,焊接前對焊條進(jìn)行烘干處理,并在焊接作業(yè)過(guò)程中,用保溫箱對焊條進(jìn)行保, 溫。從而減少焊縫出現氣孔的可能性; (4)用砂紙、磨光機對焊接面進(jìn)行打磨處理,并用丙酮對焊接面進(jìn)行擦拭,確保焊接面的清潔 從而保證焊縫質(zhì)量; (5)嚴格防水措施,確保焊縫質(zhì)量。 為縮短盾構的停機時(shí)間,我們采取了24小時(shí)連續作業(yè)的方式。作業(yè)分成兩班,每班12小時(shí),兩名電焊工在12小時(shí)內輪換進(jìn)行作業(yè)。這樣在一周之內,就順利地完成了刀盤(pán)的修復工作,并對磨損刀具進(jìn)行了更換。
7、提高修復精度的工藝措施:由于周邊刀是用3個(gè)連接螺栓固定到刀盤(pán)上的。因此,焊接作業(yè)中如何保證修復體上螺栓孔的定位精度,成為判斷本次修復質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。技術(shù)人員精心思考、仔細研究,制訂了詳細的施3232藝,并編寫(xiě)了施Ⅱ藝流程圖,見(jiàn)圖4;并要求電焊工在焊接作業(yè)過(guò)程中,對稱(chēng)交叉施焊,確保焊接件受熱均勻,避免工件由于受熱不均而導致移位。由于各項措施制定的具體合理,加上作業(yè)人員積極配合,確保了焊接后的定位精度,沒(méi)有出現返工現象。在保證質(zhì)量的同時(shí),也確保了作業(yè)進(jìn)度。
8、幾點(diǎn)建議和思考:從本次焊接修復工作中,我們發(fā)現和想到了一些問(wèn)題。
1)應加強進(jìn)倉檢查的數次:在開(kāi)挖面上實(shí)施焊接作業(yè),對地層的穩定性有較高的要求。我們停機地層的開(kāi)挖面很穩定,可以向前超挖出作業(yè)空間,如果開(kāi)挖面土體自穩性差的話(huà),則首先需要對土體進(jìn)行加固處理,要耗費較長(cháng)的時(shí)間。這就要求我們在今后要及時(shí)進(jìn)倉檢查刀具和刀盤(pán)的磨損的情況,并做好檢查記錄。
2) 刀盤(pán)大修工藝規范應盡早制訂:從本次搶修的情況看,刀盤(pán)磨損情況較嚴重。在完成下一區間推進(jìn)TBM出洞時(shí),必須對刀盤(pán)進(jìn)行大修,而如何修,怎樣保證質(zhì)量?這些問(wèn)題我們心中沒(méi)底。因此,必須投入—定的人力和財力盡早開(kāi)展這方面的工作,進(jìn)行必要的方案研究和試驗,并制定出合理的刀盤(pán)修復施工工藝及表面強化處理方案。
3)刀具急劇磨損原因的簡(jiǎn)要分析:從施工過(guò)程分析,刀具及刀盤(pán)急劇磨損的情況發(fā)生在第500環(huán)以后,在500環(huán)以前每個(gè)工班8h正常一般可以完成4環(huán)的掘進(jìn),而在500環(huán)以后,推進(jìn)速度明顯減慢。推力、扭矩明顯增大的結果使刀具的磨損加??;而刀具的磨損加劇,又導致了刀盤(pán)扭矩的增大。這兩者之間互為因果,就使情況變得越來(lái)越糟。這僅是筆者個(gè)人的初淺分析判斷,真正的原因還有待專(zhuān)家綜合施工記錄、施工參數等諸方面的因素進(jìn)行深入的分析研究,給出一個(gè)正確的結論。這里不多贅述。
4)關(guān)于TBM國產(chǎn)化刀盤(pán)材料的選擇:本次修復工作,也給我們TBM的國產(chǎn)化在材料選擇方面提供了有價(jià)值的參考。并且由于35#鋼的含碳量較高,硬度也就高,耐磨性就較好;此外,35#鋼的可焊性尚可國產(chǎn)盾構機刀盤(pán)可以選用35#鋼做母體材料。
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