9Cr2Mo大型支撑辊表面损伤的焊接修复

管新平 王宝才

1.工程概况

某铝厂是彩铝轧制的生产企业，主要轧制各种精细的铝制薄膜，由于对轧辊、支撑辊表面精度要求高，所以表面色差也必须保持一致。但因彩铝产量较大，轧辊和支撑辊的损坏率较高，故损坏的形式主要是轧辊和支撑辊表面出现裂痕和脱落。

我们焊接修复辊为大型支撑辊，材质为9Cr2Mo钢。

主要焊接修复难度：

第一，支撑辊体积大（长3.2m，φ750mm）实芯重约10t，不便于加热处理（见图1）。

第二，表面精度要求高，色差要保持一致。

第三，材质为9Cr2Mo，焊接性差。

第四，支撑辊表面脱落面积大（长700mm，宽400mm），深浅不一（深处30mm，浅处2mm）。

2.焊补修复工艺

9Cr2Mo钢化学成分中wC=0.85%～0.95%，wCr=1.70%～2.10%，焊接过程中易产生铬的氧化物（Cr2O3），在焊接过程中易出现组织不均匀等缺陷而产生裂纹。

（1）焊接方法 采用钨极氩弧焊修复工艺，选用9CrMoV-N，φ2.4mm焊材，采用Master—3500焊机，配备Wce—20型铈钨极，φ2.5mm，氩气纯度≥99.99%。

（2）焊前准备 施焊者必须是持证焊工，所用焊机、测温仪、氩气表等合格，焊丝、气体纯度、钨极牌号确认合格。施焊前必须对待修补轧辊表面脱落部分进行认真清理，将其有裂纹等缺陷的部位必须清理干净直至露出金属光泽，同时对表面脱落向外延10～20mm内也必须清理干净。在进行初步打磨后，用着色剂对焊补部位进行再次检测，看是否存有裂纹。如发现还有裂纹，则必须继续清理直至到没有裂纹露出金属光泽。

由于该轧辊体积及重量较大，不宜进行整体预热，故我们决定采用地火加热的方式对该轧辊中部脱落待焊接修复部位进行预热。为了便于加热和焊接，我们必须将轧辊架空至距地面500mm高处（见图2）。为此我们做了一些辅助工具，首先是盛放木炭敞口的火槽，火槽高度为350mm；另外制作了支撑架，为了使其轧辊受热均匀，便于焊接，我们还在支撑架的最上部每侧装有滚动轴承，使轧辊可以转动。

（3）补焊实施 第一，预热。在火槽内加入木炭点燃，对轧辊进行预热，加热时间为4～6h，使其温度逐渐升到200～250℃。在加热时应转动轧辊，以保证其受热均匀。

图1

图2

第二，施焊参数。施焊电流设定在70～90A，氩气流量设定为8～10L/min。

第三，具体补焊顺序。由脱落处最深部位向浅处逐渐补起，当补焊高度基本一致时，改由中间向外侧依次补焊。

第四，防止裂纹的措施。我们采用多层多道及小范围分散焊接的方法。每层焊道厚度不超过3mm，每道焊缝长度不超过50mm。同时由于焊丝粘度较大，流动性差，为了避免缺陷的产生，保证焊接接头的性能，施焊电流设定在80～90A。在焊接过程中，要不停用红外线测温仪进行温度检测，焊接温度始终不能超过200℃；当焊接层间温度超过200℃时要停止焊接，当温度低于200℃后继续施焊。

第五，在补焊过程中每焊完一层都要及时检查是否出现焊接裂纹及其他缺陷。如发现有裂纹等缺陷，必须及时清理干净，然后再继续施焊，直至补焊完成。补焊完成后，立即用石棉将轧辊体包裹严实，并缓慢冷却至室温。

3.结语

（1）焊后经着色检测，表面无裂纹及其他缺陷，色差基本一致，符合使用要求。

（2）材质为9Cr2Mo钢制成的轧辊以及支撑辊采用上述补焊工艺后，经焊后检测符合使用要求。经补焊后的轧辊，在使用一年后未出现脱落、裂纹及其他缺陷，达到了我们所预期的目的。此次补焊只是我们就9Cr2Mo钢的补焊所进行的一次尝试，以解决9Cr2Mo钢不易补焊的问题。