CN112222756B - 一种盾构机刀盘的修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机刀盘的修复方法，包括步骤：1)对刀盘进行外观检查，若刀盘需要修复则进入步骤2)；2)去除刀盘表面的附着物；3)找到并标识出刀盘的内部磨损；4)清理刀盘的磨损部并打磨出焊接部位，磨损部包括外部磨损和内部磨损；5)将焊接部位预热至设定温度；6)采用耐磨材料在焊接部位进行焊接，耐磨材料为Fe90、Ni60或钴基合金；7)焊接完成后检验焊缝，若焊缝不合格则去除焊接部并返回步骤5)，若焊缝合格则结束修复。上述修复方法通过采用Fe90、Ni60或钴基合金作为耐磨材料来进行焊接，由于上述耐磨材料具有较高的耐磨性，则有效保证了修复后的刀盘的耐磨性，还能够提高刀盘的耐磨性。

Description

一种盾构机刀盘的修复方法

技术领域

本发明涉及盾构机修复技术领域，更具体地说，涉及一种盾构机刀盘的修复方法。

背景技术

盾构机在地下开挖中会遇到各种不同的地层，例如淤泥、粘土、砂层、软岩及硬岩等。

在开挖中盾构机的刀盘受力复杂,工作环境恶劣，且隧道施工距离长，将造成刀盘的磨损。而刀盘的质量关系到开挖效率、使用寿命、工程费用及盾构施工的成败。因此，刀盘不可避免的磨损往往给工程带来干扰和隐患，这就需要在开工前修复磨损的刀盘，确保其在开挖过程中不会出现刀盘磨损严重的状况。但是，现有修复方法较难保证刀盘的耐磨性。

综上所述，如何修复刀盘，以保证刀盘的耐磨性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种盾构机刀盘的修复方法，以保证刀盘的耐磨性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种盾构机刀盘的修复方法，包括步骤：

1)对刀盘进行外观检查，若所述刀盘需要修复，则进入步骤2)；

2)去除所述刀盘表面的附着物；

3)找到并标识出所述刀盘的内部磨损；

4)清理所述刀盘的磨损部并打磨出焊接部位，所述磨损部包括外部磨损和内部磨损；

5)将所述焊接部位预热至设定温度；

6)采用耐磨材料在所述焊接部位进行焊接，所述耐磨材料为Fe90、Ni60或钴基合金；

7)焊接完成后检验焊缝，若所述焊缝不合格则去除焊接部并返回步骤5)，若所述焊缝合格则结束修复。

优选地，所述步骤7)中，采用超声波探伤检验所述焊缝。

优选地，所述步骤6)还包括步骤：焊接过程中以及焊接完成后，外观检查焊接部，若发现缺陷则去除焊接部并返回步骤5)。

优选地，所述步骤6)中采用耐磨材料在所述焊接部位进行分层焊接；

所述步骤6)还包括步骤：

焊接每一层的过程中，若焊接长度超过第一设定长度，则每焊接第二设定长度后进行渗透检验，若所述渗透检验合格则再进行焊接，若所述渗透检验不合格则去除焊接部并返回步骤5)，其中，所述第二设定长度小于所述第一设定长度；

每焊接设定层数进行一次渗透检验，若所述渗透检验合格则再进行焊接，若所述渗透检验不合格则去除焊接部并返回步骤5)。

优选地，所述步骤6)中所述焊接为堆焊，所述步骤5)中所述设定温度为200℃-300℃。

优选地，所述步骤6)中，焊接过程中，焊枪的喷嘴与所述焊接部位的距离为6mm-12mm，所述喷嘴的轴向与焊缝之间的夹角为75°-90°。

优选地，所述步骤2)中，采用高压冲洗去除所述刀盘表面的附着物。

优选地，所述步骤3)中，采用无损探伤技术对所述刀盘进行探伤以找到所述刀盘的内部磨损。

优选地，所述步骤4)中，采用碳弧气刨清理所述刀盘的磨损部，采用砂纸和/或磨光机打磨出所述焊接部位。

优选地，所述步骤4)还包括步骤：在打磨结束后，采用丙酮擦拭所述焊接部位。

本发明提供的盾构机刀盘的修复方法，通过采用Fe90、Ni60或钴基合金作为耐磨材料来进行焊接，由于上述耐磨材料具有较高的耐磨性，则有效保证了修复后的刀盘的耐磨性，还能够提高刀盘的耐磨性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的盾构机刀盘的修复方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的。

如图1所示，本发明实施例提供的盾构机刀盘的修复方法，包括步骤：

S11)对刀盘进行外观检查，若刀盘需要修复则进入步骤S12：

具体地，对进场的刀盘进行外观检查，观察刀盘的外部磨损。外部磨损是指刀盘外表面所呈现的磨损，具体地，外部磨损包括表面磨损和表面裂纹。判断刀盘是否断裂，若断裂则无法修复，即不需要修复；若无断裂且仅出现表面磨损以及表面裂纹，则测量刀盘的尺寸，根据刀盘的初始尺寸获得刀盘的外部磨损量。若外部磨损量在设定范围内，则刀盘可进行修复，即该刀盘需要修复；若外部磨损量小于设定范围的下限值内，则不进行修复也可进行工作，即该刀盘不需要修复；若外部磨损量大于设定范围的上限值，则刀盘无法进行修复，即该刀盘不需要修复。

刀盘的初始尺寸可从刀盘的设计图纸中获得。

为了向其他工作提供参考，上述步骤S11还包括记录刀盘的外部磨损情况。这样，可向刀盘的生产工序提供参考，从而提高刀盘的生产质量。

S12)去除刀盘表面的附着物：

为了避免刀盘表面的附着物影响修复，需要先去除刀盘表面的附着物。刀盘表面的附着物包括泥土、油污和锈点等。为了便于去除附着物，采用清洗方式，例如采用水和/或酒精来清洗。优选地，采用高压冲洗的方式去除刀盘表面的附着物。例如，采用高压水枪对刀盘进行高压冲洗。当然，也可采取其他方式来去除刀盘表面的附着物，并不局限于此。

S13)找到并标识出刀盘的内部磨损：

上述内部磨损是指刀盘内部的磨损，从刀盘的外表面无法直接看到，例如刀盘内部的裂纹。采用无损探伤技术对刀盘进行探伤，以找到刀盘的内部磨损。然后在刀盘上标识出内部磨损，便于后续修复。对于标记的方式，根据实际需要进行选择，本实施例对此不做限定。

上述步骤S13还包括记录刀盘的内部磨损情况，这样，可对其他工作提供参考，例如可对刀盘的生产提供参考。

S14)清理刀盘的磨损部并打磨出焊接部位：

上述磨损部包括外部磨损和内部磨损。在焊接前需要清理磨损部并打磨出焊接部位，由于磨损部可为磨损面也可为裂纹，则焊接部位为焊接面和/或裂纹缺口。

具体地，采用碳弧气刨清理刀盘的磨损部，采用砂纸和/或磨光机打磨出焊接部位。进一步地，在打磨结束后采用丙酮擦拭焊接部位，提高焊接部位的清洁度，从而提高焊接修复质量。

当然，也可采用其他方式来清理刀盘的磨损部并打磨出焊接部位，并不局限于上述实施例。

S15)将焊接部位预热至设定温度：

为了保证焊接质量，需要先将焊接部位预热并预热至设定温度，这样可有效防止焊缝硬脆以及产生冷裂纹。对于设定温度的具体数值，根据实际需要进行选择。优选地，设定温度为200℃-300℃。进一步地，设定温度为250℃。

S16)采用耐磨材料在焊接部位进行焊接，耐磨材料为Fe90、Ni60或钴基合金：

Fe90为一种铁基合金，硬度为50-55，Fe90的化学成分包括：Fe、C、Cr、Si、B；其中，C所占的原子百分比为0.14％-0.16％，Cr所占的原子百分比为13％-15％，Si所占的原子百分比为1％-2％，B所占的原子百分比为1％-2％，Fe所占的原子百分比为不小于83.5％。

Ni60为一种镍基合金，Ni60的化学成分包括：Fe、C、Cr、Si、Ni、Mn；其中，C所占的原子百分比为0.5％-1.1％，Si所占的原子百分比为3.5％-5.5％，Mn所占的原子百分比为3.0％-4.5％，Cr所占的原子百分比为14％-20％，Fe所占的原子百分比不大于17％，Ni所占的原子百分比不小于59％。

钴基合金在高于1000℃-1200℃以上仍能保持较高的硬度、强度、良好的抗热疲劳、抗氧化、耐热性能和优异的抗热腐蚀和耐磨蚀性能。上述钴基合金可为GG6、GG12、GG20、GG31、或GG156。上述GG6、GG12、GG20、GG31、以及GG156的成分如下表所示：

上述表格中，Bal表示余量，余量即为100％减去其他成分的原子百分比后所剩余的原子百分比。

在焊接过程中，需要将焊接部位的温度保持在设定温度。上述焊接可为堆焊，具体地，焊接过程中采取“小电流、低电压、薄层多次”的堆焊工艺方案。进一步地，采用等离子转移弧堆焊。当然，也可为其他方式的焊接，本实施例对此不做限定。

上述步骤S16中，焊接过程中，焊枪的喷嘴与焊接部位的距离为6mm-12mm，喷嘴的轴向与焊缝之间的夹角为75°-90°。这样，能够方便观察熔池，从而提高焊接质量。可以理解的是，在焊接过程中，焊枪的喷嘴与焊接部位的距离、以及喷嘴的轴向与焊缝之间的夹角保持不变，以保证焊接质量。

对于喷嘴的轴向与焊缝之间的夹角的具体数值，根据实际需要进行选择，例如上述夹角为80°，本实施例对此不做限定。

为了保证焊接质量，在焊接过程中需要进行检测。具体地，在焊接过程中以及焊接结束后，外观检查焊接部，若发现缺陷则去除焊接部并返回步骤S15。

外观检查焊接部，主要是对焊接部的外观进行检查，具体地，检测焊接部是否有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。

为了提高焊接质量，采用耐磨材料在焊接部位进行分层焊接。在实际焊接过程中，具体分几层焊接，根据实际需要进行选择，例如两层、三层或四层等。优选地，上述分两层焊接，焊接结束后获得的焊接部的厚度为5mm。

为了提高检测结果的可靠性，采用渗透进一步检验。具体地，焊接每一层的过程中，若焊接长度超过第一设定长度，则每焊接第二设定长度后进行渗透检验，若渗透检验合格则再进行焊接，若渗透检验不合格则去除焊接部并返回步骤S15；其中，第二设定长度小于第一设定长度；每焊接设定层数进行一次渗透检验，若渗透检验合格则再进行焊接，若渗透检验不合格则去除焊接部并返回步骤S15。

在焊接过程中严格防止水或其它液体接触刀盘，确保焊缝质量。

S17)焊接完成后检验焊缝，判断焊缝是否合格，若否则去除焊接部并返回步骤S15，若是则结束修复：

上述步骤中，可采用超声波探伤检验焊缝，当然，也可采用其他技术检验焊缝，本实施例对此不做限定。

本发明实施例提供的盾构机刀盘的修复方法，通过采用Fe90、Ni60或钴基合金作为耐磨材料来进行焊接，由于上述耐磨材料具有较高的耐磨性，则有效保证了修复后的刀盘的耐磨性，还能够提高刀盘的耐磨性。

上述盾构机刀盘的修复方法中，采用渗透检验和超声波探伤检验，实现了双重检验，保证了焊接质量的可靠性，从而保证了修复质量。而且，再加上外观检查焊接部，实现了三重检验，进一步保证了修复质量。

上述盾构机刀盘的修复方法中，采用Fe90、Ni60或钴基合金作为耐磨材料以及堆焊技术，操作较简单，效率较高，使修复后的部位将比原基体更加的耐磨损，增加了刀盘的耐磨性，加强了刀盘的整体刚度与强度，保证了掘进效率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种盾构机刀盘的修复方法，其特征在于，包括步骤：

1)对刀盘进行外观检查，若所述刀盘需要修复则进入步骤2)；

2)去除所述刀盘表面的附着物；

3)找到并标识出所述刀盘的内部磨损；

4)采用碳弧气刨清理所述刀盘的磨损部并打磨出焊接部位，所述磨损部包括外部磨损和内部磨损；

5)将所述焊接部位预热至设定温度；

6)采用耐磨材料在所述焊接部位进行焊接，所述耐磨材料为Fe90、Ni60或钴基合金；

7)焊接完成后检验焊缝，若所述焊缝不合格则去除焊接部并返回步骤5)，若所述焊缝合格则结束修复；

其中，Fe90的化学成分包括：Fe、C、Cr、Si、B；其中，C所占的原子百分比为0.14％-0.16％，Cr所占的原子百分比为13％-15％，Si所占的原子百分比为1％-2％，B所占的原子百分比为1％-2％，Fe所占的原子百分比为不小于83.5％；

Ni60的化学成分包括：Fe、C、Cr、Si、Ni、Mn；其中，C所占的原子百分比为0.5％-1.1％，Si所占的原子百分比为3.5％-5.5％，Mn所占的原子百分比为3.0％-4.5％，Cr所占的原子百分比为14％-20％，Fe所占的原子百分比不大于17％，Ni所占的原子百分比不小于59％；

所述钴基合金可为GG6、GG12、GG20、GG31、或GG156；

GG6、GG12、GG20、GG31和GG156的成分为下表所示：

所述步骤6)中采用耐磨材料在所述焊接部位进行分层焊接；

所述步骤6)还包括步骤：

焊接每一层的过程中，若焊接长度超过第一设定长度，则每焊接第二设定长度后进行渗透检验，若所述渗透检验合格则再进行焊接，若所述渗透检验不合格则去除焊接部并返回步骤5)，其中，所述第二设定长度小于所述第一设定长度；

每焊接设定层数进行一次渗透检验，若所述渗透检验合格则再进行焊接，若所述渗透检验不合格则去除焊接部并返回步骤5)。

2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤7)中，采用超声波探伤检验所述焊缝。

3.根据权利要求2所述的修复方法，其特征在于，所述步骤6)还包括步骤：焊接过程中以及焊接完成后，外观检查焊接部，若发现缺陷则去除焊接部并返回步骤5)。

4.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤6)中所述焊接为堆焊，所述步骤5)中所述设定温度为200℃-300℃。

5.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤6)中，焊接过程中，焊枪的喷嘴与所述焊接部位的距离为6mm-12mm，所述喷嘴的轴向与焊缝之间的夹角为75°-90°。

6.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤2)中，采用高压冲洗去除所述刀盘表面的附着物。

7.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤3)中，采用无损探伤技术对所述刀盘进行探伤以找到所述刀盘的内部磨损。

8.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述步骤4)中，采用砂纸和/或磨光机打磨出所述焊接部位。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的修复方法，其特征在于，所述步骤4)还包括步骤：在打磨结束后，采用丙酮擦拭所述焊接部位。

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