热连轧输送辊道辊药芯焊丝埋弧堆焊修复技术学习体会

文献概况与工程背景

本文由中冶集团建筑研究总院焊接研究所苏彩莲等人于2005年发表于《焊接技术》第34卷第1期，报道了采用药芯焊丝埋弧堆焊（FCAW-SAW）方法成功修复热连轧输送辊道辊的完整工艺方案。热连轧生产线是钢铁企业最核心的生产设施之一，其输送辊道辊长期承受高温钢坯的冲击、摩擦和热疲劳作用，磨损量通常每月达到1~3mm，若不及时修复将导致轧线停机，造成巨大的经济损失。该文献来源于包钢钢威液压件有限责任公司的实际工程需求，具有很强的实用导向性。

堆焊修复工艺方案设计

修复工艺流程

热连轧辊道辊的修复通常遵循"检测—清理—预热—堆焊—后热—机加工—检验"的完整流程。文献中详细阐述了药芯焊丝埋弧堆焊的工艺参数，包括焊接电流、电压、焊接速度、焊丝直径、保护气体流量等关键参数。药芯焊丝埋弧堆焊相较于实心焊丝埋弧堆焊，具有以下显著优势：熔敷效率高（提高30%~50%）、焊缝成形美观、合金元素过渡系数高（可达0.9以上）、焊接缺陷少。对于辊道辊这类大型回转体部件，埋弧焊的自动化程度高、生产效率高，非常适合批量修复作业。

堆焊材料选择

辊道辊的堆焊材料选择需综合考虑耐磨性、耐冲击性、耐高温性和与基体的冶金结合性能。文献中采用的药芯焊丝通常为Cr—Mo—V系或Cr—Ni—Mo系合金体系，堆焊层硬度在45~55HRC范围内，兼顾了耐磨性与抗冲击韧性。对于热连轧工况，堆焊层还需具备良好的抗热疲劳性能，即在反复加热—冷却循环下不开裂、不剥落。Cr和Mo元素的固溶强化作用以及细小碳化物的弥散强化是获得综合性能的关键。

质量控制与缺陷预防

常见缺陷分析与对策

辊道辊堆焊修复过程中，常见的缺陷类型包括裂纹（冷裂纹、热裂纹、再热裂纹）、气孔、未熔合、咬边、堆焊层剥落等。其中裂纹是最严重的缺陷，可能导致修复件报废。

• 冷裂纹：主要发生在含碳量较高的母材热影响区，预防措施包括充分预热（≥250℃）、控制层间温度、选用低氢焊材、焊后及时后热。
• 热裂纹：与堆焊层凝固过程中的低熔点共晶偏析有关，可通过调整焊丝成分中S、P含量和添加少量Ti、Nb微合金化来改善。
• 堆焊层剥落：通常因界面结合不良或残余应力过大引起，需严格控制预热温度和焊接热输入。

无损检测与验收标准

修复后的辊道辊需进行严格的无损检测，通常采用磁粉检测（MT）检查表面裂纹和PT（渗透检测）检查微细裂纹，必要时辅以超声波检测（UT）检查内部缺陷。对于辊道辊这类承受重载的部件，堆焊层中不允许存在任何裂纹类缺陷，气孔和夹渣的允许范围也极为严格。文献中虽未详细列出验收标准，但根据行业惯例，一般参照JB/T 5000.3或相关行业标准执行。

工程实践体会与延伸思考

从工程实践角度看，该文献的价值在于提供了一个完整的、可操作的辊道辊修复工艺方案，填补了当时国内在热连轧辊道辊堆焊修复技术方面的空白。药芯焊丝埋弧堆焊在辊道辊修复中的应用，代表了从传统手工电弧焊向自动化高效堆焊工艺的转变趋势。我个人的体会是，辊道辊修复的关键不仅在于堆焊材料的选择，更在于对辊体表面状态的预处理——辊面氧化皮、油污和旧堆焊层的彻底清理是保证冶金结合的前提。在实际操作中，采用火焰清理或喷砂处理至Sa2.5级，再配合适当的预热制度，可以显著提高堆焊层与基体的结合强度。

此外，文献中提到的"详细阐述工艺"值得深入思考——辊道辊的几何形状（辊径、辊宽、辊面曲率）对焊接参数的选择有重要影响。对于大直径辊体，焊接时需要注意弧长控制和熔池流动性，防止熔敷金属流淌；对于辊面曲率较大的区域，需要适当降低焊接速度以保证充分熔合。这些细节在实际操作中往往被忽视，却是决定修复质量的关键因素。