（北方重工集团有限公司隧道掘进装备分公司 辽宁沈阳 110141）
摘要：从控制焊接变形减小应力和保证焊缝质量等方面的综合介绍了Φ8.53米敞开式硬岩掘进机刀盘焊接工艺。
1.概述
TBM敞开式硬岩隧道掘进机是根据辽西北引水工程的地质条件量身打造的，是我们公司首次制造敞开式硬岩掘进机，其制造精度要求极高。
此掘进机的主要组成部件刀盘、刀盘支撑、护盾、主梁、加紧及推进机构等都是由我公司制造的，其中刀盘是掘进机的重要部件之一，他通过电马达驱动旋转，切削或破碎前方开挖区域内的岩石，其制造质量直接影响着掘进机的性能和隧道施工的效率。
2.刀盘简介
此掘进机的刀盘外径8.53米，为了便于运输和制造，设计成中心块、上下边块、左右边块5个部分活动连的结构形式（见图1），刀盘中心块与各边块是由螺栓把合，由于焊接变形和加工精度的影响，制造难度较大，对我公司而言，此刀盘的焊接存在以下困难：（1）我公司虽有制造过硬岩刀盘的经验，但是制造如此之大结构的刀盘尚属首次，经验不足。
（2）该刀盘结构复杂，焊接质量的控制难度较大。（3）受工期紧张的因素所限，编制焊接工艺的质量要求较高。
3.刀盘焊接工艺中难点技术的分析与措施
（1）刀盘未焊接前的控制
①技术保证 对准备参加焊接的工人进行考核，考核合格的工人可以参加到盘的焊接，对选用的母材和焊材在同等条件下做工艺评定，满足所有力学和化学性能后执行此工艺。②下料环节 由于我们采用火焰切割下料，容易出现断面不平整不垂直等问题出现，我们针对特有问题采取反向计算和实际经验结合的方法得到切口光滑、平整、垂直。这样可以保证组对过程中在达到理想尺寸，减小累计误差。
③焊前破口准备 严格清理坡口两侧包括热影响区的范围内的油污，铁削等，采用砂轮机将其进行打磨，呈现金属光泽。④组对 为了控制到盘的焊接变形，要求必须按工艺规程和焊接顺序逐一进行组对、点焊定位、打底焊后，再对称进行焊道填充和盖面焊。⑤焊前预热 由于我们焊接制造时间是北方的冬季，气温都在零下，预热的目的时间小温差，降低焊接应力，防止出现裂纹，并有助于改善接头的性能。采用氧乙炔火焰进行预热，预热范围是破口及周围80-100mm，预热温度120℃-150℃。
（2）刀盘焊接过程控制
由于此刀盘尺寸较大，结构复杂，所用钢板较厚，导致较大焊接应力的出现，易产生焊接变形，因此对母材的化学元素含量、碳当量，焊接机构等进行研究，用三维图形模拟组对，根据分析结果、工艺评定选定最佳焊接方法、焊材、设备及焊接参数，编制了焊接工艺。
具体内容如下：
焊接方法：采用焊条打底焊，在不能清根的焊缝上可以增加熔深，采用co2气体保护焊进行焊道填充和封面焊，都属低氢型焊接方法，电弧热量集中，变形小，成本低。
焊接设备：松下co2气体保护焊机。
焊接材料：选择J507φ3.2焊条，选择φ1.2的ER50-6焊丝。
工艺措施：除前面提到的措施外，刀盘在焊接时多次调整位置，是焊接位置处于平焊位置，采用小电流，窄道多层式焊接，要求焊枪直线运动、不允许摆动，减小焊接内应力。多层连续施焊，下一层为上一焊层起到退火的作用，每层焊缝焊完后，仔细清理、检查、避免产生夹渣，同时敲击可以释放应力。我们对厚板焊量较大的焊缝，采用焊后保温一段时间的方法来释放焊缝中氢的含量和减小应力，考虑到焊后加工，由于刀盘整体是由五部分组成，考虑到连接一体的难度，对加工精度要求较高，所以要求焊接件必须有组对时的参考基准参考，所以组对中心块和各边块之前必须对来料钢板实际情况分析，必须保证加工余量和结合面的平面度和垂直度。
（3）刀盘焊接后的控制
对完成的焊缝进行无损检测，要求达到ASW D1.1/D1.1M：2008的标准。检查合格后进行600℃-650℃的退火处理，缓慢冷却起到均匀组织消除焊接应力的作用。
4结束语
通过采用合理的工艺措施，顺利完成了TBM敞开式硬岩隧道掘进机到盘的焊接，焊接过程中取得的成功经验，为今后指导大型类似结构件的焊接提供了参考依据。
参考文献：
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[3]陆霞，李鹏，李晓光.敞开式硬岩刀盘的加工[J].中国新技术新产品，2013，（21）：119
论文作者:李庆龙,江川,吕贺峰,何雷
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/11
标签：应力论文; 掘进机论文; 工艺论文; 敞开式论文; 较大论文; 隧道论文; 裂纹论文; 《电力设备》2017年第22期论文;