φ1550mm支承辊埋弧堆焊修复与强化技术学习体会

文献概况与技术背景

济钢中板厂1550mm中板轧机支承辊是轧机核心部件之一，承受巨大的轧制载荷、摩擦力和热应力，其使用寿命直接影响轧机的作业率与综合成本。黄诚等人在《山东冶金》2003年第3期发表的这篇文献，针对济钢中板厂1550mm支承辊的实际失效情况，系统分析了工况条件，并提出了以埋弧堆焊（SAW）修复结合特殊热处理强化的技术路线。修复后的支承辊使用寿命较新辊提高了2.54倍，这一数据在轧辊修复领域具有重要的工程参考价值。

在钢管与管件制造领域，轧辊的堆焊修复技术原理与管道内衬堆焊、管件耐磨层堆焊存在共性。轧辊修复的核心在于：既要恢复几何尺寸，又要通过堆焊层与基体的冶金结合及热处理强化，使修复层具备优于原始材料的耐磨性和抗疲劳性能。

失效分析工况条件

支承辊的典型失效模式

1550mm中板轧机支承辊的工作条件极为恶劣，其失效通常表现为以下几类：

• 表面剥落：轧制过程中反复交变载荷导致表层疲劳剥落，剥落深度可达数毫米至数十毫米；
• 辊身磨损：与工作辊之间的摩擦造成辊身直径缩小，影响轧制精度；
• 辊面龟裂：热应力与机械应力的叠加作用导致表面出现网状裂纹；
• 辊颈损伤：轴承部位因润滑不良或过载产生的擦伤与磨损。

修复用焊材选择的关键考量

文献中特别强调了选用"低裂纹倾向的焊丝"这一要点。在堆焊修复大尺寸轧辊时，裂纹是首要质量风险，其产生原因包括：

• 焊接热输入大，冷却速率快，易产生淬硬组织；
• 焊材碳当量过高，淬硬倾向大；
• 多层堆焊过程中层间温度控制不当。

从钢管焊接修复的实践角度理解，这与管道补焊中选用低氢型焊材、控制预热温度和层间温度的原理完全一致。埋弧堆焊（SAW）因其电弧稳定、熔深大、生产效率高，特别适合轧辊辊身大面积修复。

埋弧堆焊工艺参数与要点

工艺方案设计

埋弧堆焊的工艺优势

埋弧堆焊在轧辊修复中的优势体现在以下方面：

1. 熔敷效率高：相比手工电弧焊（SMAW），埋弧焊的熔敷率可提高数倍，适合大面积修复作业；
2. 焊接质量稳定：电弧在焊剂层下燃烧，外界干扰小，焊缝成形均匀；
3. 熔深可控：通过调节电流、电压和焊接速度，可精确控制熔深，确保堆焊层与基体的良好冶金结合；
4. 自动化程度高：便于实现机械化、自动化操作，减少人为因素对焊接质量的影响。

特殊热处理工艺强化机理

热处理方案的核心思想

文献中提到的"特殊热处理工艺"是修复后强化效果的关键。对于轧辊修复后的热处理，通常包括以下几个环节：

• 消除应力退火：降低堆焊过程中的残余拉应力，防止后续使用中产生应力腐蚀开裂或疲劳裂纹；
• 正火处理：细化堆焊层晶粒，改善组织均匀性；
• 淬火加回火：提高堆焊层的硬度和耐磨性，同时通过回火消除淬火应力；
• 渗碳或碳氮共渗：在堆焊层表面形成高碳层，进一步提高表面硬度和耐磨性。

强化效果分析

修复后支承辊使用寿命提高2.54倍的数据说明，堆焊修复不仅仅是尺寸恢复，更重要的是通过合理的焊材选择和热处理工艺，使修复层的综合性能达到甚至超过原始辊体。这一结果与钢管内衬耐磨层堆焊后通过热处理提高耐磨性的工程实践高度一致。

从FMEA（失效模式与影响分析）的角度来看，轧辊修复的主要失效模式包括：堆焊层剥落、裂纹萌生与扩展、硬度不足导致磨损加剧。针对这些失效模式，埋弧堆焊结合特殊热处理的方案在工艺上形成了有效的预防链：低裂纹倾向焊丝预防裂纹，多层堆焊控制残余应力，热处理提高硬度和耐磨性。

工程实践的启示与思考

与钢管管道修复的类比

在钢管制造与管道工程中，大型厚壁管的修复（如大口径LNG管道、高压力管线管的局部缺陷修复）同样面临堆焊修复与强化问题。本文的技术路线对管道修复具有以下借鉴意义：

1. 焊材选择原则：低裂纹倾向焊材是修复焊接的基石，这与管道补焊中选用低氢焊材的理念完全一致；
2. 多层堆焊策略：通过多层堆焊逐步过渡，每层控制熔深和热输入，可有效降低残余应力；
3. 热处理强化：修复后的热处理不仅是消除应力，更是提升修复层性能的关键手段。

个人思考

从二十余年的焊接工程实践来看，轧辊修复的成功案例往往不是单一技术突破的结果，而是焊材选择、工艺参数优化、热处理设计和质量检验等多个环节系统配合的产物。文献中"使用寿命提高2.54倍"这一数据，背后是工艺团队对每一道环节的精细化控制。对于钢管和管件制造行业而言，大型设备的修复技术同样需要这种系统性思维，不能仅关注焊接过程本身，而应贯穿修复前的失效分析、修复中的工艺控制和修复后的性能验证全过程。