管状焊丝堆焊工艺在非织造布行业热轧辊修复中的应用学习体会

文献概况与技术背景

本文发表于1998年《产业用纺织品》第16卷第5期，作者庞明与傅文龙分别来自上海纺织机械研究所和上海大阳焊接技术工程公司。文章的核心观点是将钢铁行业成熟的管状焊丝埋弧堆焊技术引入非织造布设备——热轧辊的修复领域。热轧辊作为非织造布生产线的核心部件，长期承受高温、高压、高摩擦力的复合工况，辊面磨损、划伤和热裂纹是其主要失效形式。传统修复手段如车削磨削虽简单，但会改变辊径尺寸，且反复修复后辊体壁厚减薄，最终报废。堆焊修复技术可以在不改变辊体几何尺寸的前提下恢复甚至提升表面性能，具有显著的经济效益。

管状焊丝埋弧堆焊工艺要点

管状焊丝埋弧堆焊（SAW Surfacing with Tubular Electrode）是埋弧焊技术在堆焊领域的延伸应用。管状焊丝内部填充药粉或合金粉末，焊接过程中药粉熔化形成熔渣覆盖熔池，起到保护、合金化和改善焊缝成形的作用。与非织造布热轧辊修复相关的关键工艺参数如下表所示：

工艺实施的关键控制点

第一，辊体表面预处理至关重要。热轧辊表面通常存在氧化皮、油污、旧堆焊层残留及微裂纹，必须通过砂轮打磨、喷砂或化学清洗彻底去除，否则将直接导致堆焊层与基体结合不良。第二，堆焊道次的排布需要精心规划。对于辊面圆周堆焊，通常采用螺旋进给方式，每道堆焊层应保证均匀覆盖，避免局部过热或冷裂。第三，稀释率控制是堆焊质量的核心指标。管状焊丝埋弧堆焊的稀释率通常控制在10%-25%之间，稀释率过高会降低堆焊层的合金含量和硬度，过低则会导致结合强度不足。第四，焊后热处理不可省略。热轧辊堆焊后应进行去应力退火处理，温度一般控制在600-700 ℃，保温时间根据辊体壁厚确定，以消除堆焊残余应力，防止后续使用中出现应力开裂。

非织造布热轧辊的工况特点与堆焊层设计

非织造布热轧辊的工作条件极为苛刻。热轧过程中，纤维网在辊面间被压缩定型，辊面温度可达200-300 ℃，同时承受纤维中杂质颗粒的磨粒磨损和热疲劳应力。辊面硬度要求通常在HRC 45-55之间，既需要足够的耐磨性，又需要一定的韧性以防止热裂纹扩展。基于此工况，堆焊合金的选择应优先考虑铁基耐磨合金体系，如高铬铸铁类（Cr含量12%-25%）或中铬合金（Cr含量6%-12%）。高铬合金碳化物含量高，耐磨性优异，但韧性偏低；中铬合金则兼具较好的耐磨性和抗热疲劳性能，更适合热轧辊的循环热应力工况。

常见缺陷与对策分析

工程实践思考与启示

这篇文章虽然发表于1998年，但其技术思路在今天仍具有重要的参考价值。从工程实践角度看，堆焊修复热轧辊的经济性分析十分清晰：一台热轧辊的制造成本远高于堆焊修复费用，而堆焊修复可将辊体使用寿命延长2-3倍。然而，堆焊修复的成功不仅取决于焊接工艺本身，更取决于对辊体材质、工况条件和使用要求的全面理解。在实际操作中，建议采用PDCA循环方法：首先对辊体进行材质鉴定和损伤评估（Plan），然后制定堆焊工艺方案（Do），堆焊后进行硬度、金相和结合强度检测（Check），最后根据检测结果优化后续工艺（Act）。

值得注意的是，非织造布行业的特殊性在于其对辊面光洁度的要求。热轧辊表面粗糙度通常要求Ra≤0.8 μm，堆焊后必须进行精密磨削加工。这意味着堆焊层厚度需要预留足够的磨削余量，同时堆焊层本身应具有良好的加工性能。管状焊丝埋弧堆焊的一个显著优势在于其熔敷效率高，堆焊层表面成形较好，后续加工余量可以相对较小，这在一定程度上解决了堆焊层厚度与加工性能之间的矛盾。

从更宏观的角度来看，这篇文章体现了焊接技术跨行业应用的价值。钢铁行业的成熟焊接技术经过适当调整后，完全可以服务于纺织机械等其他行业，这种技术迁移的思路对于解决特定行业的零部件修复难题具有普遍意义。在实际工程推广中，建议对堆焊修复后的热轧辊进行加速磨损试验或现场试运行验证，建立可靠的工艺数据库，为后续批量修复提供技术依据。