模块三 焊缝中气孔控制

焊接气孔控制

焊接中的气孔

焊接时溶池中的气泡在凝结时未能逸出而残留下来形成的空穴，叫气孔。它是焊缝中常见的缺陷之一，不仅出现在焊缝表面，也会出现在焊逢内部。(1)将降低焊接接头的严密性和塑性。(2)减小焊缝有效截面而使接头的机械强度下降。(3)如果是焊缝根部气孔和垂直气孔。可能造成应力集中，成为焊缝裂源。(4)如果制造和修复压力容器．可能因气孔问题，返修次数超标。使容器报废。气孔的危害蜂窝状气孔

案例分析

案例分析

案例分析

一、气孔的分布特征与产生的原因

1、焊缝中气孔与分布特征气孔分布特征往往与生成的原因和条件密切相关。

2、形成气孔的气体，一是来自周围介质，二是化学冶金反映的产物。按不同来源，气体可分为下述两种类型：（1）高温时能大量溶于液体金属，而在凝固过程中溶解度突然下降的气体。（2）在熔池进行化学冶金反应中产生而又不融解于液体金属中的气体。焊接低碳钢和低合金钢时易才产生氢气孔和一氧化碳气孔。

3、氢气孔产生的原因和特征氢是还原气体且扩散能力很强，在低碳钢焊缝中，气孔大都分布于焊缝表面，上下成喇叭口形。

4、一氧化碳气孔产生的原因和特征

CO主要是FeO、O2或其它氧化物与C作用的结果。特别是在熔滴区和熔池头部反应激烈。CO是在冶金反应后期形成的，而固相增多，随着温度的下降，难于从熔池中逸出。又CO气泡的逸出速度比氢气泡浮出速度低，因而CO

多在焊缝内部，沿晶粒方向分布，呈现条状，内壁有氧化颜色。

二、气孔形成的过程和影响原因

1、气孔形成的全过程气孔形成的全过程是：溶池中吸收较多的气体而达到过饱和状态→气体在一定条件下聚集形核→气体核心长大为具有一定尺寸的气泡→气泡上浮受阻残留在凝固后的焊缝中形成气孔。

气泡长大需要两个条件：一是气泡的内压足以克服其所受的外压；二是长大要有足够的速度，以保证在凝固前达到一定的宏观尺寸。2、气孔生成的因素（1）冶金因素对气孔的影响1）熔渣氧化性的影响。焊接时，熔渣氧化性的强弱对产生气孔的倾向有明显的影响。

熔渣的氧化性增强。CO气孔的倾向就增加，而氢气孔的倾向减小；熔渣的还原性增强则相反。

无论是酸性还是碱性熔渣，只有当氧化性在一定范围之内时焊缝才不会产生气孔。2）焊条药皮与焊剂组成物的影响

CaF2可以去氢，是因为CaF2在焊接中能与焊接区的氢形成稳定的HF，HF在高温时不发生分解，也不溶于金属中。所以，用碱性焊条或加CaF2的焊剂焊接低碳钢，可以有效地防止氢气孔。

实践证明，在HJ431中适量的CaF2和SiO2共存时，也可形成稳定的HF。

酸性焊条防止氢气孔主要是提高药皮的(SiO2、MnO、FeO、MgO等)氧化性，使氧化物与氢在高温时形成稳定性仅次于HF的OH。生成的OH不仅降低了氢的分压，而且也不溶于金属，对消除氢气孔也是有效的。

焊接区内的铁锈、水分、油污等对生成氢气孔的影响是很大的。其中铁锈中的高价氧化物和结晶水，高温时可分解出FeO、H2、H、O和OH等，结果使焊缝的氧化性增加，同时增加了气氛中氢的分压，因而使产生CO气孔和氢气孔的倾向都有增加。因此，采用碱性焊条焊接时，焊前必须把焊接区内的铁锈、水分、油污等清理干净。而酸性焊条对铁锈和水分的敏感性较低。3）铁锈（mFe2O3•nH2O）及水分等的影响（2）工艺因素对气孔的影响

工艺因素是指焊接工艺有关的因素，如焊接工艺参数和操作技能等。熔池存在的时间t与焊接工艺参数的关系为：

t＝KUI/v

式中K——常数，与被焊材料热物理性能有关；

U——电弧电压，V；

I——焊接电流，A；

v——焊接速度，cm/s。

由上式可知，为了减小焊缝中气孔，应适当增加熔池的存在时间t。增加t可通过增大电弧功率或降低焊接速度来实现。但要注意，因焊接电流过大，使熔滴过细而比表面积增大，熔滴吸收氢气增加，焊缝产生气孔倾向反而增加（因奥氏体和耐热钢焊条的电阻比碳钢的大，增大焊接电流会导致药皮发红、脱落和药皮中的碳酸盐提前分解，气孔倾向增加）。实践证明，提高电弧电压会使熔池保护性能变差，氮气孔倾向增加。提高焊接速度，会使结晶速度增加，气孔倾向也增加。

电流种类和极性与气孔之间的关系是，当使用未烘干的焊条，采用交流电时，焊缝中最容易产生气孔；采用直流，气孔较少；采用直流反接时，气孔倾向最小。交流直流正接直流反接含氢量

其原因是，氢以质子形式向熔池中溶解的同时，由原子释放出一个电子：

H→[H＋]+e

许多研究认为，氢是以质子形式向液态金属中溶解。当工件接负时，液态金属的表面上有较多的电子，反应式向左进行，氢向熔池溶解受到阻碍；直流正接时，熔池表面为阳极有利于氢质子的形成，但形成的氢质子一部分熔入熔池，另一部分在电场的作用下向阳极运动，所以气孔倾向大于直流反接；交流电在电流通过零点的瞬时，氢质子可以顺利的进入溶池，因此交流电气孔倾向最大。

定位焊是固定结构尺寸和减小结构变形的焊缝。

由于焊缝尺寸短、气保护性差、母材温度低、冷却速度快，所以定位焊缝处出现气孔倾向高。有时定位焊接上的气孔成为正式焊缝中的气孔核心。为此，定位焊一定要按正式焊缝来要求。为防止气孔的产生，焊前对焊接区、焊丝要认真清理，对焊条（焊剂）分类严格按要求烘干，对操作者要求持证上岗等，切断气孔来源。

气孔是焊缝中常见的一种缺陷，产生的因素是多方面的，它的存在会使焊缝截面减小、强度降低，还会使腐蚀加剧，导致结构过早失效。因此，对气孔要给予足够的重视，根据生产条件采取相应措施。

结束语原因分析

⑴焊接过程中由于防风措施不严格，熔池混入气体；

⑵焊接材料没有经过烘焙或烘焙不符合要求，焊丝清理不干净，在焊接过程中自身产生气体进入熔池；

⑶熔池温度低，凝固时间短；

⑷焊件清理不干净，杂质在焊接高温时产生气体进入熔池；

⑸电弧过长，氩弧焊时保护气体流量过大或过小，保护效果不好等。

防治措施

⑴母材、焊丝按照要求清理干净。

⑵焊条按照要求烘焙。

⑶防风措施严格，无穿堂风等。

⑷选用合适的焊