• $

会员中心

大埋深富水砂卵石地层泥水盾构带压换刀及动火焊接技术带压条件下的动火作业
发布时间:2022年06月08日

般条件下是不允许在高气压环境下进行动火作业的[2],在高压环境下,尽管氧气浓度与外界环境一样保持在 21 %,但空气经过压缩后,单位体积内的氧气含量实际上是增加的,如一件物品在正常大气压下燃烧完需要 5 min,在高压环境下只需要 2 min就烧完了。因此高压条件下进行切割焊接要注意防止衣物等燃烧。焊接或切割作业会产生大量二氧化碳及一氧化碳,这些废气需要及时排出,人员在舱内作业时也需要呼吸新鲜空气。

如因刀盘磨损严重必需要带压进行动火作业,除应遵照上述带压进仓步骤外,还要采取一些措施确保进仓人员安全。

在进行地面加固时考虑设置工作井,即在刀盘正面设置一个工作空间供焊接人员进行工作。 焊接示意图如图 2 所示,焊接现场照片如图 3 所示。

图2  焊接示意图

Fig.2  Welding schematic

图3  焊接现场照片

Fig.3  Welding site photos

进仓法兰是最大的一根管,用于排放废气,另外氧气浓度监测仪有两根电焊机的焊把线,中央一根为高压水用于监控开挖仓焊接时氧气浓度清洗机。左侧一根为人员呼吸用空气管。

水封槽是用于仓内废气排减压呼吸医用氧汇流排出后过滤、防焊接火星、降低噪声。

焊接前在盾构机的补气管路上增加气体流量监控仪,用于监控进入开挖仓的气体量(见图 4)。气体流量监控仪通过对气体压力、温度、流速、管径计算出气体流量。 一般作业时,瞬时流量不超过300 m3/h,如持续超过 300 m3/h,说明前方补气量大,应停止带压作业采取措施修复掌子面泥膜减少漏气。

图4  补气管路及气体流量监控仪

Fig.4  Air inlet pipe and air flow monitor

仓内焊接产生大量废气,所以焊接人员呼吸的空气要使用面罩,空气需要使用过滤减压设备并进行控制,如图 5 所示。人员呼吸用空气过滤装置仓内焊接面罩如图 6 所示。

图5  人仓减压吸氧控制装置

Fig.5  Oxygen breath control device

图6 面罩

Fig.6  Mask

焊接:焊接设备与普通焊接设备一样,考虑到仓内工作环境狭小,焊钳应尽量选择小尺寸,搭铁线要注意一定要搭接在刀盘上,靠近焊接点,焊条根据刀盘材质及刀座材质选择,一般采用 j507rh 焊条,3.0 mm 用于对刀座点焊定位及打底焊、4.0 mm用于分层堆焊。 焊接前应将焊条放在烘干箱内加温至 250 ℃以上保温 1 h,使用时放在保温桶内带入仓内(注意加压减压时打开保温桶防止变形),焊接电流 120 ~180 A。焊接前用高压清洗机对焊接面清洗,并用高压风吹干,将刀座定位后点焊固定,用 3.0 mm 焊条铺底焊,然后再用 4.0 mm 焊条堆焊V 形坡口,根据坡口大小分 4 层堆焊,每次堆焊后用小锤子清理焊碴,待焊缝稍微冷却后再堆焊,防止焊缝变形过大。焊接完成后采用自然冷却 1.5 ~2 h,严禁用水冷却焊缝。

考虑到耐磨要求,还要在完成分层堆焊后再堆焊一层耐磨焊。

焊接作业的相关要求:带压环境下一般不允许同时进行两个点焊接作业,尤其是两个点相距很近的情况,因焊碴、弧光等会对另一处焊接点的人员产生危害,作业人员除穿戴电焊作业防护用品外,还应外罩一身防火阻燃的防护服,防止高压环境下焊碴引燃衣物烧伤皮肤。

在富水砂卵石底层条件下,很难保证不漏气,当掌子面漏气量大时,会导致开挖仓仓门不能打开(平衡管路直径不能平衡开挖仓、气垫仓压力,前后压力差达到 0.2 bar),必须重新让开挖仓充满泥浆并保压以修复掌子面。