辊压机辊面剥落堆焊修复技术——文献学习体会

文献概况与应用背景

本文作者桂许君来自冀东海德堡（泾阳）水泥有限责任公司，发表于《中国水泥》2006年第1期。研究对象为辊压机的辊面剥落缺陷及其堆焊修复技术。辊压机是新型干法水泥生产线粉磨系统的核心设备，其通过压力将物料压碎，电耗仅为球磨机的60%~70%，具有显著的经济优势。辊面作为直接承受物料冲击和磨损的工作面，其表面质量直接决定辊压机的运行效率和寿命。

辊面剥落的失效分析

剥落机理

辊面剥落（Spalling）是辊压机常见的表面失效形式，其产生机理主要包括：

1. 接触疲劳：辊面与物料之间的高接触应力（通常>2000MPa）导致表层和次表层产生疲劳裂纹，裂纹扩展至表面后形成剥落。
2. 热应力疲劳：物料温度变化和辊面摩擦生热导致表层温度波动，产生热应力循环，加速疲劳裂纹萌生。
3. 磨粒磨损与接触疲劳的耦合：磨粒磨损使表层产生微裂纹，在接触应力作用下扩展为剥落裂纹。
4. 堆焊层与基材的界面失效：堆焊层与基材之间的结合强度不足，在交变载荷作用下发生界面脱粘。

剥落特征

堆焊修复工艺

修复前处理

辊面剥落修复的质量首先取决于修复前的准备工作：

• 剥落区域清理：采用角磨机或碳弧气刨清除剥落区域及其外缘的松动金属，直至露出致密基体。
• 表面预处理：对清理后的区域进行打磨，去除氧化皮和油污，确保堆焊层与基材的良好结合。
• 预热处理：对修复区域进行局部预热，温度控制在150~200℃，减少焊接残余应力。

堆焊材料选择

辊面堆焊材料的选择需综合考虑耐磨性、韧性、与基材的匹配性以及成本：

堆焊工艺参数

辊面堆焊修复的典型工艺参数如下：

堆焊层质量控制

堆焊层的硬度、组织和界面结合质量是修复成功的关键：

• 硬度检测：采用维氏硬度计检测堆焊层硬度分布，确保硬度梯度合理。
• 金相分析：观察堆焊层与基材界面的结合状态，确认无未熔合、裂纹等缺陷。
• 冲击试验：对堆焊层进行冲击韧性测试，确保在交变载荷下不发生脆性断裂。
• 耐磨试验：采用磨损试验机模拟实际工况，评估堆焊层的耐磨寿命。

工程实践反思

辊压机辊面堆焊修复是一个"预防—修复—监测"的系统工程。从预防角度，应优化辊压机的运行参数（如辊压压力、转速、物料粒度分布），减少辊面的接触应力和热应力。从修复角度，堆焊工艺的选择需根据剥落类型和工况条件进行针对性设计。从监测角度，应建立辊面状态的定期检测制度，通过振动分析、温度监测和表面检测等手段，及时发现剥落萌生并采取措施。

学习心得与启示

本文提供了辊面剥落堆焊修复的实用技术方案，对水泥行业的辊压机维护具有重要指导意义。关键启示在于：辊面剥落修复不能仅依赖堆焊工艺本身，而应从"设计—选材—工艺—运行"全链条进行系统优化。特别是堆焊层与基材的界面结合质量，往往决定了修复的成败，需在工艺评定阶段通过金相分析和力学性能测试进行充分验证。