25CrMo花輥的焊接工藝改進

羅 敏

(中國第二重型機械集團萬信工程設備有限責任公司，四川618013)

花輥是800 mm熱精軋機中的部件，位于熱精軋機的一前一后，承載和輸送紅熱鋼板，要求輥子具有耐高溫和抗磨損特性?；ㄝ伈馁|為25CrMo，是中等含C量調質鋼。鋼中加入的合金元素較多，其強度高淬透性好，冷裂傾向較為嚴重，焊接性差?；ㄝ伣Y構見圖1。它由輥套和輥頭組焊而成。花輥的化學成分見表1，其力學性能見表2。

1 花輥的焊接工藝

1.1 傳統(tǒng)焊接方法

表1 花輥的化學成分(質量分數(shù)，%)Table 1 The chemical composition of delivery roll (mass fraction, %)

表2 花輥的力學性能Table 2 The mechanical property of delivery roll

圖1 花輥結構圖Figure 1 The structure chart of delivery roll

花輥傳統(tǒng)焊接方法為手工電弧焊，焊條牌號為R307。輥套內(nèi)端面加工有12×45°的倒角，即單邊V形坡口。焊接過程中沒有預熱及焊后熱處理。焊接完成后，對焊縫表面進行加工時發(fā)現(xiàn)有不少輥子的焊縫中有裂紋，長度在10 mm～20 mm不等；母材和焊縫的接合處也有熔合裂紋出現(xiàn)，并伴有少量夾渣，是不合格品。用這種工藝方法生產(chǎn)的產(chǎn)品合格率在80%左右。為提高產(chǎn)品一次合格率，我們改進了原有的焊接工藝。

1.2 改進的焊接工藝

花輥材質為25CrMo，其強度高、焊接性差、冷裂紋傾向較為嚴重的原因是在500℃以下的溫度區(qū)間過冷奧氏體具有更高的穩(wěn)定性。因Ms點較低，在低溫下形成的馬氏體一般難以產(chǎn)生“自回火”現(xiàn)象。焊接這類鋼時，應根據(jù)等強度原則選擇焊條。為了防止冷裂紋的產(chǎn)生，不僅應采取焊前預熱措施，還要在焊后進行及時的回火處理。

改進后的焊接方法仍為手工電弧焊。電源極性為直流反接，焊條牌號為J857CrNi，每件花輥焊條使用量是?3.2 mm的2 kg，?4.0 mm的7 kg。操作步驟為: 加工掉已焊的焊縫，并同時加工成單邊U形坡口，見圖2。對加工好的坡口面進行著色探傷，檢查裂紋是否完全去除干凈。如果還有裂紋，則需進一步清除，直到?jīng)]有裂紋為止。

為了對花輥進行預熱和焊后熱處理，制作了兩件天然氣加熱器。即用?40 mm的管子均勻分布的鉆上?3 mm的孔，孔的間隔為80 mm，彎成?250 mm～300 mm的圈。

將花輥放在一個由石棉板搭成的小空間內(nèi)，對花輥的一頭預熱250～300℃，且升溫速度不大于50℃/h。同時用焊條烘干箱對焊條進行400℃、1 h的烘烤。焊條用多少烘多少，焊條反復烘焙次數(shù)不要超過3次。

焊接時將花輥豎置，使焊縫處于平焊位置。用?3.2 mm的焊條焊兩層，焊接電流為(90～120)A。再用?4 mm的焊條填充和蓋面，焊接電流為(140～180)A，焊角高6 mm。各焊層的焊縫接頭不要處于同一位置，每一層藥皮必須清理干凈。

當一頭焊完后，用加熱器對著焊完的焊縫加熱，同時將另一頭焊縫處于平焊位置，用加熱器對著坡口預熱至250～300℃后焊接。焊完后用加熱器將兩焊縫加熱至發(fā)藍，然后用石棉布將整個花輥包裹，緩慢冷卻到室溫。

2 焊后產(chǎn)品檢驗結果

當產(chǎn)品緩慢冷卻到室溫后，再上設備進行加工。在加工過程中直至加工完畢，目測無裂紋出現(xiàn)，再經(jīng)過滲透探傷檢驗，所有花輥組焊產(chǎn)品完全合格。

3 結論

采用J857CrNi焊條焊接25CrMo鋼，在工藝上適當采取預熱和回火保溫，焊接后的焊縫質量穩(wěn)定可靠。相對于原先的焊接工藝不僅降低了焊接成本，提高了生產(chǎn)效率，而且還保證了產(chǎn)品的100%合格率。改進后的焊接工藝經(jīng)過生產(chǎn)實踐證明完全可以推廣運用。