盾构机刀盘的应急修复（图）

3. 刀盘本体及刀具安装基座的焊接修复

在土仓内开挖面上进行焊接作业，受到了操作空间、通风条件等多种因素的限制，作业难度较大，对焊工的操作水平也有较高的要求。由于在本次作业过程中开挖面地层的情况比较稳定，加之措施得力，所以焊接作业进行得较为顺利。

（1）钢材的选择

由于刀盘本体采用的是钢号为St52－3的钢材，其机械性能为：σ_b＝490MPa，σ_s＝275MPa，C％＝0．2％，相当于国产的低碳钢。刀具及刀具安装基座的修复宽度为350mm，厚度为100mm，高度为150mm。从材料的机械性能和可焊性等多方面因素综合考虑，决定采用国产20^＃钢对刀盘及安装基座进行修复。

（2）刀盘修复方案的优化

为保证修复后的刀盘本体性能不低于原设计制造的水平，我们进行了深入的分析和研究，加工了样块并在现场进行了模拟装配分析。

①从焊接工艺考虑，采用左、右块加支撑块的方案。原设计修复方案中采用两块150mm厚的钢块，在刀盘大臂左、右两侧进行焊接修复。通过分析及样块的模拟安装发现：在土仓内因受操作空间的限制，焊接作业只能从两个侧面进行，无法从正面对刀盘进行焊接作业。若在345mm的宽度上焊接两块150mm厚的钢块，第一块可以焊接，而第二块与第一块相邻的部分与刀盘本体间的焊缝就无法进行焊接作业，所以改为采用两块100mm厚的钢块加中间支撑板的方式，先焊接左、右块，再焊接中间连接板。这样，既保证了焊接作业的可达性、方便性，又保证了修复体与刀盘本体之间有较高的连接强度。

②周边刀盘连接螺栓数量的确定。由于刀盘周边刀安装基座上的中间一个螺栓连接孔被磨掉了1／2，故无法对螺栓孔进行焊接修复。我们最初决定，只用两端的连接孔进行螺栓连接固定，中间一个不作固定。以后经分析研究认为：如果中间螺栓孔不连接，一是降低了周边刀与刀盘的连接强度；二是如果该螺栓连接孔不进行封堵，在刀盘旋转过程中会有泥沙从孔内通过，且由于该部位位于刀盘的边缘，其线速度较大，容易导致刀盘和刀具的磨损。因此，决定对该螺栓孔进行连接封堵。具体做法是：加工一个带有内螺纹孔的光套，在原套的位置上与刀盘残体进行焊接，螺栓与套的内螺纹连接固定。这样，既封堵了刀盘上的孔洞，也提高了周边刀与刀盘本体的机械连接强度。

③增加焊缝高度，以提高修复体与刀盘基体的连接强度。经设备制造商确认：刀盘制作时，周边刀安装基座与刀盘本体的焊缝为3层、高度5mm。修复时，我们规定为5层8mm的焊缝高度，以保证修复质量不低于原制造的焊接强度。

④采取多项措施以保证焊接质量。选派经验丰富、焊接技术高的电焊工；选用直流电焊机，保证焊接电弧能够稳定地燃烧，以提高焊缝成形质量；选用J506焊条，对焊条进行烘干处理，在焊接作业过程中用保温箱对焊条进行保温，从而减少焊缝出现气孔的可能性；用砂纸、磨光机对焊接面进行打磨处理，并用丙酮对焊接面进行擦拭，确保焊接面的清洁；严格防水措施，确保焊缝质量。