9Cr2Mo大型支撐輥表面損傷的焊接修復(fù)

蘇召 管新平 王寶才

1. 工程概況

某鋁廠是彩鋁軋制的生產(chǎn)企業(yè)，主要軋制各種精細(xì)的鋁制薄膜，因此對軋輥、支撐輥表面精度要求高，表面色差也必須保持一致。由于彩鋁產(chǎn)量較大，軋輥和支撐輥的損壞率較高，所以損壞的形式主要是軋輥和支撐輥表面出現(xiàn)裂痕和脫落。

我們的焊接修補輥為大型支撐輥，材質(zhì)為9Cr2Mo鋼。主要焊接修補難點如下：

第一，支撐輥體積大（長2.8m，φ750mm），實芯重約1t，不便于熱處理（見圖1）。

第二，支撐輥表面精度要求高，色差要保持一致。

圖1

第三，支撐輥材質(zhì)為9Cr2Mo，焊接性差。

第四，該支撐輥表面脫落面積大（長700mm，寬400mm），深淺不一（深處30mm，淺處2mm）。

2. 材質(zhì)分析

9Cr2Mo鋼化學(xué)成分為： wC=0.85%~0.95%，wMn=0.20%~0.35%，wSi=0.25%~0.45%，wCr=1.70%~2.10%，wMo=0.20%~0.40%，wP、S≤0.025%。Ac1=780℃、Ac3=880℃、Ms=270℃；焊接過程中易產(chǎn)生鉻的氧化物(Cr2O3)，由于鉻的氧化物熔點較高(2 275℃)，所以在焊接過程中易出現(xiàn)組織不均勻等缺陷而產(chǎn)生裂紋。

3. 補焊方法、材料及器具的選擇

采用鎢極氬弧焊，選用9CrMoV—N，φ2.4mm焊絲。焊機(jī)選用Master—3500。鎢極選用Wce—20型鈰鎢極，φ2.5mm。氣體選用純度≥99.99%氬氣。

4. 補焊前準(zhǔn)備

（1）人員準(zhǔn)備 施焊者必須是持證焊工。

（2）焊接設(shè)備 所用焊機(jī)、測溫儀及氬氣表等合格。

（3）焊絲、氣體純度、鎢極牌號 確認(rèn)合格。

（4）焊前清理 施焊前必須對待修補軋輥表面脫落部分進(jìn)行認(rèn)真清理，將其有裂紋等缺陷的部位清理干凈直至露出金屬光澤，同時對表面脫落向外延10~20mm也清理干凈。在進(jìn)行初步打磨后，用著色劑對焊補部位進(jìn)行再次檢驗，看是否存有裂紋。如發(fā)現(xiàn)還有裂紋，則必須繼續(xù)清理直至沒有裂紋，以露出金屬光澤為宜。

（5）預(yù)熱 由于該軋輥體積和重量較大，不宜進(jìn)行整體預(yù)熱。我們決定采用地火加熱的方式對該軋輥中部脫落待焊接修補部位進(jìn)行預(yù)熱。為了便于加熱和焊接，我們必須將軋輥架空至距地面500mm高處（見圖2）。為此我們做了一些輔助工具，首先是盛放木炭敞口的火槽，火槽高度為350mm。另外制作了支撐架，為了使軋輥受熱均勻，便于焊接，我們還在支撐架的最上部每側(cè)裝有滾動軸承，使軋輥可以轉(zhuǎn)動。

5. 補焊工藝

（1）預(yù)熱 在火槽內(nèi)加入木炭點燃，對軋輥進(jìn)行預(yù)熱。加熱時間為4~6h，使其溫度逐漸升到200~250℃。在加熱時應(yīng)轉(zhuǎn)動軋輥，以保證其受熱均勻。

（2）準(zhǔn)備施焊 施焊電流設(shè)定在70~90A，氬氣流量設(shè)定為8~10 L / min。

（3）補焊順序 具體補焊由脫落處最深部位向淺處逐漸補起，當(dāng)補焊高度基本一致時，改由中間向外側(cè)依次補焊。

圖2

（4）補焊 為了防止裂紋的產(chǎn)生以及焊后獲得較好的沖擊韌性，我們采用多層多道及小范圍分散焊接的焊接方法。每層焊道厚度≤3mm，每道焊縫長度≤50mm。同時由于焊絲粘度較大、流動性差，所以為了避免缺陷的產(chǎn)生，保證焊接接頭的性能，施焊電流設(shè)定在80~90A。

在焊接過程中，要不停用紅外線測溫儀進(jìn)行溫度檢測，焊接溫度始終≤200℃；當(dāng)焊接層間溫度＞200℃時要停止焊接，當(dāng)溫度＜200℃時繼續(xù)施焊。

（5）缺陷檢測 在補焊過程中每焊完一層都要及時進(jìn)行自檢，檢查是否出現(xiàn)焊接裂紋及其他缺陷。如發(fā)現(xiàn)有裂紋等缺陷，必須及時清理干凈，然后再繼續(xù)施焊，直至補焊完成。

（6）焊后處理 補焊完成后，立即用石棉被將軋輥體包裹嚴(yán)實，并緩慢冷卻至室溫。

6. 結(jié)語

（1）焊后經(jīng)著色檢驗，表面無裂紋及其他缺陷，色差基本一致，符合使用要求。

（2）9Cr2Mo鋼制成的軋輥以及支撐輥采用我們所制定的補焊工藝，經(jīng)焊后檢驗，符合使用要求。經(jīng)補焊后的軋輥，在使用一年后未出現(xiàn)脫落、裂紋及其他缺陷，達(dá)到了我們所預(yù)期的目的。此次補焊是我們就9Cr2Mo鋼的補焊所進(jìn)行的一次嘗試，以解決9Cr2Mo鋼不易補焊的問題。