浙江至德鋼業(yè)有限公司介紹了目前國(guó)內(nèi)高頻直縫焊管生產(chǎn)線軋輥使用的幾種主要材料（Cr12MoV、9Cr2Mo、86CrMoV7、4Cr5MoSiV1），著重對(duì)不同材料的技術(shù)性能和性價(jià)比進(jìn)行了分析比較，同時(shí)結(jié)合軋輥的實(shí)際使用情況及維修效果跟蹤，對(duì)軋輥在使用過(guò)程中出現(xiàn)的損壞和維修情況進(jìn)行了分析，總結(jié)出軋輥常見的幾種損壞現(xiàn)象，并提出了應(yīng)對(duì)措施，以提高軋輥的使用壽命，為鋼管生產(chǎn)企業(yè)和軋輥制造廠家對(duì)軋輥材料的選用提供一定的參考。

   高頻直縫焊（HFW）管在海底和陸地石油天然氣輸送、城市管網(wǎng)及建筑等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，需求量不斷增加，為鋼管生產(chǎn)企業(yè)和設(shè)備制造業(yè)帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。軋輥?zhàn)鳛殇摴苌a(chǎn)中的主要工具，其材質(zhì)的選用、使用方法和維修對(duì)軋輥的壽命和經(jīng)濟(jì)性都有重要影響。軋輥在使用中一旦出現(xiàn)損壞碎裂掉塊現(xiàn)象，一般只能進(jìn)行報(bào)廢處理，有的也采用激光熔覆的焊接方式進(jìn)行維修，但一直達(dá)不到理想效果，使軋輥的使用成本居高不下。因此，合理選用材料和延長(zhǎng)使用壽命，是降低軋輥成本的重要途徑。

一、軋輥不同材質(zhì)的比較及性能特點(diǎn)

 常用的模具鋼材料有5種，其化學(xué)成分對(duì)比見表。目前高頻直縫焊管生產(chǎn)線所使用的各類軋輥材料主要有4種3-71：Cr12MoV（Cr12MolV1）、9Cr2Mo、86CrMoV7、4Cr5MoSiV1。

  Cr12MoV鋼是常用的優(yōu)質(zhì)冷作模具鋼，其化學(xué)成分與韓國(guó)的STD211、日本的SKD11、德國(guó)的X165CrMoV12相當(dāng)。其中C、Cr、V含量較高，材料具有良好的淬透性和淬硬性，耐磨性、淬透性、淬硬性、強(qiáng)韌性、熱穩(wěn)定性、抗壓強(qiáng)度等得到提高，受熱軟化溫度為520℃，在表層4mm以下可以完全淬透，淬火層深度20mm，耐磨性是一般模具鋼的3~4倍。

  9Cr2Mo鋼是通用的冷軋軋輥用鋼，與我國(guó)普遍使用的GCr15軸承鋼相比，其成分中提高了Cr含量并增加了Mo元素，從而增強(qiáng)了材料的淬透性和淬硬性，淬火層比GCr15鋼要深2~3mm，耐磨性提高15%左右，比較適合用于HFW管生產(chǎn)線軋輥的制造；淬火硬度58-62HRC，淬火層深度13mm。

  86CrMoV7鋼是近年來(lái)新開發(fā)的軋輥材料，屬于鍛鋼冷軋軋輥用鋼。與9cr2Mo鋼相比較，86CrMoV7鋼的成分中Cr含量稍有減少，但同時(shí)增加了V元素的含量，其淬透性、淬硬性和耐磨性進(jìn)一步改善，淬火層比GCr15鋼要深5mm左右，耐磨性提高了近30%，因此更加適合用于HFW管生產(chǎn)線大規(guī)格軋輥的制造；淬火硬度58~62HRC，淬火層深度15mm。

  4Cr5MoSiV1是通用的熱作模具鋼，與美國(guó)的H13和日本的SKD61差不多，其性能和用途與4Cr5MoSiV鋼的基本相同；相比于國(guó)內(nèi)常用的3Cr2W8V熱作模具鋼，其整體性能更加優(yōu)越。主要表現(xiàn)在硬度高、抗熱裂性能好，一般淬火硬度可達(dá)50~54HRC，廣泛使用在除承受巨大的機(jī)械應(yīng)力外還要承受反復(fù)受熱和冷卻作用而引起很大熱應(yīng)力的場(chǎng)合；因此，4Cr5MoSiV1鋼目前普遍用于HFW管生產(chǎn)線的上擠壓輥制造。

二、軋輥不同材質(zhì)的經(jīng)濟(jì)性及合理選用

  對(duì)HFW管生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的3種材質(zhì)軋輥的使用情況及壽命進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表。從表可以看出：86CrMoV7軋輥使用壽命和損壞頻次都要優(yōu)于9Cr2Mo軋輥，但較之Cr12MoV材質(zhì)軋輥稍差。Cr12MoV材質(zhì)軋輥在使用的10年期間出現(xiàn)2次碎裂現(xiàn)象，而86CrMoV7和9Cr2Mo兩種材質(zhì)軋輥在使用的8年期間共損壞9次。

  HFW管生產(chǎn)線軋輥的損壞主要集中在精成型上下輥、側(cè)擠壓輥和定徑水平輥。精成型上輥（組合件，容易損壞，故以此為例）平均質(zhì)量1.5t，Cr12MoV材質(zhì)軋輥單價(jià)9萬(wàn)元t，維修兩次2萬(wàn)元，合計(jì)費(fèi)用為15.5萬(wàn)元，壽命10年，折合后單個(gè)軋輥生產(chǎn)1萬(wàn)t鋼管成本約5500元；86CrMoV7或9Cr2Mo材質(zhì)軋輥單價(jià)4萬(wàn)元t，維修4次4萬(wàn)元，合計(jì)費(fèi)用為10萬(wàn)元，壽命8年，折合后單個(gè)軋輥生產(chǎn)1萬(wàn)t鋼管成本約4167元，費(fèi)用比Cr12MoV材質(zhì)低。軋輥的主要損壞形式為邊緣崩裂，而不是正常的磨損損壞，因此Cr12MoV材質(zhì)的高耐磨性無(wú)法體現(xiàn)出來(lái)，與86CrMoV7或9Cr2Mo材料相比無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)。而86CrMoV7或9Cr2Mo材質(zhì)單價(jià)費(fèi)用約為Cr12MoV材質(zhì)的一半，其一次性投資減少50%，而且這些軋輥材料已具備較好的耐磨性和硬度；因此選用86CrMoV7或9Cr2Mo材質(zhì)，其經(jīng)濟(jì)性更加明顯。

三、軋輥的損壞形式與應(yīng)對(duì)措施

  HFW管生產(chǎn)線軋輥損壞的形式主要是正常磨損和崩裂掉塊兩種。

  1.  正常磨損

  軋輥在使用中一般定期使用孔型板進(jìn)行檢測(cè)，其磨損量一旦超過(guò)限定范圍就報(bào)廢并更換處理。為減少軋輥的磨損量，調(diào)型時(shí)可采用合理的孔型和各架次適當(dāng)均衡的擠壓量等措施來(lái)保證，同時(shí)在軋輥拆下待用時(shí)作清潔處理并涂防銹油保養(yǎng)，以減少軋輥表面銹蝕。

  2. 軋輥邊緣崩裂掉塊

    a. 精成型軋輥

  采用四輥成型時(shí)精成型上輥的內(nèi)邊緣容易崩裂掉塊損壞，這是因?yàn)榫尚蜕陷伈捎玫慕M裝式結(jié)構(gòu)，在焊管成型過(guò)程中軋輥中間接近導(dǎo)向片處的凹面受力最大，最容易出現(xiàn)崩裂掉塊。目前此類損壞現(xiàn)象最常見山。在軋輥內(nèi)邊緣崩裂損壞后，可將軋輥損壞的內(nèi)邊緣切削掉厚度約為40mm的圓環(huán)（內(nèi)徑500mm，外徑580mm），再加工出相同尺寸的圓環(huán)，經(jīng)熱處理后熱套在軋輥上。由于在成型時(shí)精成型上輥的受力是由內(nèi)到外，因此對(duì)圓環(huán)的受力無(wú)太大影響，從而使得軋輥整體壽命得到延長(zhǎng)，使用效果與新軋輥相差不大。

采用兩輥成型時(shí)精成型軋輥的外邊緣容易崩裂損壞，主要原因是在鋼管成型過(guò)程中受到鋼管高鋼級(jí)大壁厚的影響而受力過(guò)大造成，或因3個(gè)成型機(jī)架的減徑量分配不均衡引起。此種損壞無(wú)法修復(fù)，但可適當(dāng)增加邊沿厚度來(lái)增加其強(qiáng)度。

   b. 側(cè)擠壓輥

  側(cè)擠壓輥上部邊緣崩裂掉塊損壞的原因是：成型焊接調(diào)整時(shí)的焊接擠壓力過(guò)大，或兩側(cè)進(jìn)給量不均造成；軋輥在生產(chǎn)中承受交變應(yīng)力，尤其是帶鋼接頭焊縫處高于管體母材，導(dǎo)致焊縫通過(guò)時(shí)壓力成倍增加，致使軋輥邊沿崩裂2]。對(duì)于側(cè)擠壓輥受力過(guò)大造成的上部邊緣損壞情況，可通過(guò)適當(dāng)增厚軋輥上部結(jié)構(gòu)來(lái)增加其強(qiáng)度，從而延長(zhǎng)使用壽命。

  c. 定徑輥

  定徑水平輥邊緣崩裂損壞的主要原因是：生產(chǎn)線在調(diào)型引料時(shí)各架次未調(diào)整到位，導(dǎo)致焊縫扭轉(zhuǎn)偏斜，正好處于定徑水平輥的邊緣，對(duì)接管或停機(jī)管處的殘留外毛刺會(huì)擠壓在軋輥邊緣，造成軋輥邊緣受力過(guò)大而崩裂。這種損壞無(wú)法修復(fù)，需要在調(diào)型時(shí)保證焊縫不偏斜，才能避免軋輥損壞。

 3. 軋輥加工缺陷損壞

  軋輥在加工過(guò)程中，如果在材料鍛打時(shí)未發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部裂紋缺陷，導(dǎo)致在使用過(guò)程中軋輥受力后崩裂。要避免這類問(wèn)題，需在軋輥鍛造和熱處理工序后進(jìn)行探傷檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)有裂紋后立即停止后續(xù)加工，以免有缺陷的軋輥投入鋼管生產(chǎn)。

四、結(jié)語(yǔ)

  目前國(guó)內(nèi)焊管生產(chǎn)線的軋輥材質(zhì)若采用Cr12MoV，則每套的費(fèi)用約為400萬(wàn)元；若采用86CrMoV7或9Cr2Mo，則每套費(fèi)用約為200萬(wàn)元。盡管Crl2MoV材質(zhì)軋輥的整體性能、使用壽命要優(yōu)于86CrMoV7或9Cr2Mo材質(zhì)軋輥的，但是考慮到企業(yè)的資金成本、產(chǎn)能和實(shí)際使用的損壞情況，86CrMoV7或9Cr2Mo材質(zhì)軋輥更符合企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需要，其良好的性能和相對(duì)便宜的加工費(fèi)用，將減少企業(yè)的資金占用，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良。而在這兩種材料中，綜合來(lái)看，選擇86CrMoV7更好。在軋輥使用上通過(guò)維護(hù)保養(yǎng)和平衡分配各架次受力來(lái)降低軋輥的自然磨損和異常損壞，對(duì)精成型上輥內(nèi)側(cè)邊緣和側(cè)擠壓輥上邊緣的崩裂掉塊情況，可通過(guò)軋輥內(nèi)邊緣鑲環(huán)修復(fù)和側(cè)擠壓輥上邊緣增厚來(lái)延長(zhǎng)軋輥使用壽命，降低生產(chǎn)成本。