在隧道掘進過程中，盾構機刀盤刀具直接與土體相互作用，是最容易受到損害的部件之一。刀盤刀具的磨損乃至損壞經常發生，需及時進行修復。

　　焊接盾構機過程中，焊接人員經常遇到焊接裂紋問題。作為國內盾構耐磨焊絲權威單位，北京固本科技有限公司，總結焊接中最常見焊接裂紋的問題原因，同時給出了專業的解決建議。

　　焊接裂紋產生原因及防止措施

　　焊接裂紋是焊接件中最常見的一種嚴重缺陷。焊接裂紋根據其部位、尺寸、形成原因和機理的不同，可以有不同的分類方法。按裂紋形成的條件，可分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂等四類。

　　1、盾構機焊接出現冷裂紋的原因

　　(1)、鋼種原淬硬傾向主要取決于化學成分、板厚、焊接工藝和冷卻條件等。鋼的淬硬傾向越大，盾構機刀盤越易產生冷裂紋。

　　(2)、氫的作用，氫是引起超高強鋼焊接冷裂紋的重要因素之一，并且有延遲的特征。高強鋼焊接接頭的含氫量越高，則裂紋的敏感性越強。

　　(3)、焊接接頭的應力狀態：高強度鋼焊接時產生延遲裂紋的傾向不僅取決于鋼的淬硬傾向和氫的作用，還決定于焊接接頭的應力狀態。盾構機刀盤焊接時主要存在的應力有：不均勻加熱及冷卻過程中所產生的熱應力、金屬相變時產生的組織應力、結構自身拘束條件等。

　　(4)、盾構機刀盤焊接工藝的影響：線能量過大會引起近縫區晶粒粗大，降低接頭的抗裂性能;線能量過小，還會使熱影響區淬硬，也不利于氫的逸出而增大冷裂傾向。焊前預熱和焊后熱處理的溫度不合適，多層焊的焊層熔深不合適等。

　　防止措施：

　　(1)、選擇合適的焊接材料：如優質的低氫焊接材料和低氫的焊接方法。對重要的焊接結構，應采用超低氫、高韌性的焊接材料。

　　(2)、焊前仔細清除坡口周圍基體金屬表面和焊絲上的水、油、銹等污物，減少氫的來源，以降低焊縫中擴散氫的含量。

　　(3)、采用低匹配的焊縫或“軟層焊接”的方法，對防止冷裂紋也是有效的。

　　(4)、避免強力組裝、防止錯邊、角變形等引起的附加應力，對稱布置焊縫，避免焊縫密集，盡量采用對稱的坡口形式并力求填充金屬減少量，防止焊縫缺陷的產生。

　　(5)、焊前預熱和焊后緩冷，這不僅可以改善焊接接頭的金相組織，降低熱影響區的硬度和脆性，而且可以加速焊縫中的氫向外擴散，此外還可以起到減小焊接殘余應力的作用。

　　(6)、選擇合適的焊接規范。焊接速度太快，則冷卻速度相應的也快，易形成淬硬組織，若焊接速度太慢，又會導致熱影響區變寬，造成晶粒粗大。選擇合理的裝配工藝和焊接順序以及多層焊的焊層熔深。

　　2、盾構機焊接出現熱裂紋的原因

　　(1)、焊縫的化學元素的影響，主要是硫、磷的影響，易在鋼中形成低熔點共晶體，是一種脆硬組織，在應力的作用下引起結晶裂紋。其中的硫、磷等雜質可能來自材料本身，也有可能來自焊接材料中，也有可能來自焊接接頭的表面。

　　(2)、凝固結晶組織形態也是形成熱裂紋的一種重要因素。晶粒越粗大，柱狀晶的方向越明顯，則產生結晶 裂紋的傾向就越大。也就是焊接線能量越大越易形成熱裂紋。

　　(3)、力學因素對熱裂紋的影響：盾構機刀盤的剛性很大，工藝因素不當，裝配工藝不當以及焊接缺陷等都會導致應力集中而加大焊縫的熱應力，在結晶時形成熱裂紋。

　　防止措施：

　　(1)、控制焊縫金屬的化學成分，嚴格控制硫、磷的含量，適當提高含錳量，以改善焊縫組織，減少偏析，控制低熔點共晶體的產生。

　　(2)、控制焊縫截面形狀，寬深比要稍大些，以避免焊縫中心的 偏析。

　　(3)、對于剛性大的盾構機刀盤，應選擇合適的焊接規范，合理的焊接次序和方向，以減少焊接應力。

　　(4)、除奧氏體鋼等材料外，對于剛性大的盾構機刀盤，采取焊前預熱和焊后緩冷的辦法，是防止產生熱裂紋的有效措施。

　　3、盾構機焊接出現再熱裂紋的原因

　　在熱處理溫度下，由于應力的松馳產生附加變形，同時在熱影響區的粗晶區析出沉淀硬化相(鉬、鉻、釩等的碳化物)造成回火強化，當塑性不足以適應附加變形時，就會產生再熱裂紋。

　　防止措施：

　　(1)控制盾構機刀盤金屬的化學成分(如鉬、釩、鉻的含量)，使再熱裂紋的敏感性減小。

　　(2)工藝方面改善粗晶區的組織，減少馬氏體組織，保證接頭具有一定的韌性。

　　(3)焊接接頭：減少應力集中并降低殘余應力，在保證強度條件下，盡量選用屈服強度低的焊接材料。

　　4、盾構機焊接出現層狀撕裂的原因

　　金屬材料的中含有較多的非金屬夾雜物，Z向拘束應力大，熱影響區的脆化等。

　　防止措施：

　　盾構機刀盤選用具有抗層狀撕裂能力的鋼材，在接頭設計和焊接施工中采取措施降低Z向應力和應力集中。

　　注：以上的專業建議，來自國內耐磨焊絲權威單位，北京固本科技有限公司。如果在盾構機焊接過程中出現的其他問題，可聯系北京固本咨詢。