9Cr2Mo大型支撐輥表面損傷的焊接修復

蘇召 管新平 王寶才

1. 工程概況

某鋁廠是彩鋁軋制的生產企業，主要軋制各種精細的鋁制薄膜，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裂痕和脫落。

我們的焊接修補輥為大型支撐輥，材質為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. 材質分析

9Cr2Mo鋼化學成分為： 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組織不均勻等缺陷而產生裂紋。

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. 補焊前準備

（1）人員準備 施焊者必須是持證焊工。

（2）焊接設備 所用焊機、測溫儀及氬氣表等合格。

（3）焊絲、氣體純度、鎢極牌號 確認合格。

（4）焊前清理 施焊前必須對待修補軋輥表面脫落部分進行認真清理，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。在進行初步打磨后，用著色劑對焊補部位進行再次檢驗，看是否存有裂紋。如發現還有裂紋，則必須繼續清理直至沒有裂紋，以露出金屬光澤為宜。

（5）預熱 由于該軋輥體積和重量較大，不宜進行整體預熱。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行預熱。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裝有滾動軸承，使軋輥可以轉動。

5. 補焊工藝

（1）預熱 在火槽內加入木炭點燃，對軋輥進行預熱。加熱時間為4~6h，使其溫度逐漸升到200~250℃。在加熱時應轉動軋輥，以保證其受熱均勻。

（2）準備施焊 施焊電流設定在70~90A，氬氣流量設定為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，當補焊高度基本一致時，改由中間向外側依次補焊。

圖2

（4）補焊 為了防止裂紋的產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生，保證焊接接頭的性能，施焊電流設定在80~90A。

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

（5）缺陷檢測 在補焊過程中每焊完一層都要及時進行自檢，檢查是否出現焊接裂紋及其他缺陷。如發現有裂紋等缺陷，必須及時清理干凈，然后再繼續施焊，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實，并緩慢冷卻至室溫。

6. 結語

（1）焊后經著色檢驗，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，經焊后檢驗，符合使用要求。經補焊后的軋輥，在使用一年后未出現脫落、裂紋及其他缺陷，達到了我們所預期的目的。此次補焊是我們就9Cr2Mo鋼的補焊所進行的一次嘗試，以解決9Cr2Mo鋼不易補焊的問題。