焊縫氣孔缺陷的形成原因及防治措施

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目錄

一摘要.......................................（2）

二關(guān)鍵詞.......................................（2）

三前百.......................................（3）

四1.焊縫氣孔日勺類型及形成條件....................（3）

2.焊縫氣孔的防治措施..............................

（6）

五結(jié)束語......................................（10）

【摘要】焊接制造技術(shù)是一門理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的綜合性技

術(shù)。論述焊縫氣孔缺陷日勺類型及形成條件，怎樣限制熔

池溶入或產(chǎn)生氣體以及排除熔池中存在H勺氣體，選用

與母材匹配H勺焊接材料，制定并控制焊接工藝條件，nJ

以有效日勺控制焊接工程中的氣孔缺陷日勺產(chǎn)生。

【關(guān)鍵詞】氣孔；氣孔類型；防治措施；工藝條件

PG>P.*—rc

式中Pc—?dú)馀葜懈鳉怏w分壓的總和；

P.——大氣壓力；

。一金屬與氣泡間的界面張力；

q-氣泡臨界半徑。

分析可知:(1)R對氣孔W、J產(chǎn)生有很大影響。在其他條件一定日勺狀

況下，凝固速度R越大，越不利于氣泡浮出.因而越易于產(chǎn)生氣孔。

材料一定期,R重要受焊接工藝條件所制約。金屬導(dǎo)熱性能好或焊接

速度快，均可導(dǎo)致接頭具有大的冷卻速度，即焊縫具有大的凝固速

度。

(2)金屬粘度對氣孔影響也大。液體金屬迅速進(jìn)入凝固階段后，

由于急劇增大，氣泡浮出困難，易于導(dǎo)致氣孔。尤其是焊縫根部(由

其大熔深時(shí))，氣泡更難浮出，常易在焊縫根部形成氣孔。

(3)由于氣泡密度。遠(yuǎn)不不小于液體金屬的密度，因而氣泡日勺

浮出速度重要取決于液體金屬日勺密度，越小，則氣泡浮出速度Ve

越小。因此.輕金屬(AlMg)焊接時(shí)最易于產(chǎn)生氣孔。

(4)氣泡尺寸也影響氣泡浮出速度。氣泡半徑r越大，越有助于氣泡浮

出。換言之.原始?xì)怏w數(shù)量局限性以使氣泡半徑增大時(shí)，產(chǎn)生氣孔的

傾向也許很大；而原始?xì)怏w數(shù)量多，但可以使氣泡半徑增大到足以完

全浮出時(shí)，反而也許不產(chǎn)生氣孔。例如，剛剛涂壓出來尚未烘干日勺焊

條，焊接時(shí)并不一定產(chǎn)生氣孔，而如烘干局限性卻會形成氣孔。

(5)如能導(dǎo)致Ve>R日勺條件，即氣泡可以完全排出日勺條件，或者增大Ve

或是減少R(預(yù)熱或者減少焊接速度)，可以完全消除氣孔。若。即氣

泡浮出外逸速度幾乎與金屬凝固速度相等，會形成外表可見的“外氣

孔”；若Ve<R,即金屬凝固速度超過氣泡浮出外逸速度,

必然形成“內(nèi)氣孔”。因此，與否形成內(nèi)氣孔或外氣孔，取決于

Ve與R的對比關(guān)系。而與氣體種類無關(guān)。在特定條件下得到的“CO

導(dǎo)致內(nèi)氣孔，氫導(dǎo)致外氣孔”W、J見解，不能視為普遍結(jié)論。

(6)從主線上考慮，應(yīng)盡量減少金屬吸取氣體的數(shù)量和減少熔池金屬

中氣體日勺過飽合度，以使氣泡難以形成，雖然形成氣泡也不易到達(dá)臨

界尺寸這樣可以從主線上防止產(chǎn)生氣孔。

1.2氣孔類型及特性氣孔可按不一樣特性辨別為不一樣的類型，如

按其形態(tài)辨別為球形氣孔和條形氣孔，按其分布辨別為孤立狀氣孔

和均布狀氣孔等。如與形成氣孔W、J氣體類型相聯(lián)絡(luò)，可辨別為析出型

氣孔和反應(yīng)型氣孔。

(1)析出型氣孔

因溶解度差而導(dǎo)致過飽和狀態(tài)氣體的析出所形成日勺氣孔，稱為析出

型氣孔。此類氣體重要是由外部侵入熔池的氫和氮。對于大多數(shù)金屬

來說，易于溶解的氫最易在焊縫中形成氣孔。氮的惟一來源是空氣，

假如采用對的防護(hù)措施，氮不應(yīng)是氣孔的重要原因。就氫的影響而言,

因溶解度變化特性不一樣，在不一樣金屬中對氣孔的影響會有較大

差異。

(2)反應(yīng)型氣孔

熔池中除外部入侵內(nèi)氣體氫或氮之外，還會由于冶金反應(yīng)而生成反

應(yīng)性氣體，此類氣體重要是CO、H20,均為主線不溶于金屬的氣體。

由于此類反應(yīng)性氣體導(dǎo)致的氣孔，稱為反應(yīng)型氣孔。焊接時(shí)經(jīng)典的反

應(yīng)性氣體為co,其反應(yīng)為。這一反應(yīng)必須是在熔池內(nèi)部發(fā)生時(shí)方

可促使形成氣孔。比類氧化反應(yīng)的前提條件是熔池金屬存在氧化物。

因此，為了防止產(chǎn)生氣孔必須設(shè)法消除此類氧化物，或使之轉(zhuǎn)化為不

具氧化能力的J其他穩(wěn)定氧化物。

2.焊縫氣孔日勺防治措施

主線上來說.防止焊縫氣孔缺陷日勺措施在于限制熔池溶入或產(chǎn)生氣

體以及排除熔池中存在的氣體。

2.1消除氣體來源

（1）表面清理：工件及焊絲表面的氧化膜或鐵銹以及油污等，均可

在焊接過程中向熔池提供氫和氧，常是焊縫氣孔W、J重要原因。鐵銹可

寫成，不僅直接提供水分，而成為氫日勺來源，也可提供而促使形

成co反應(yīng)。因此鐵銹是氣孔日勺重要影響原因。必須在焊前徹底清除

焊件坡31及附近表面日勺鐵銹。焊絲表面不得有銹或油污。對于鐵銹

一般采用機(jī)械砂輪打磨和鋼絲刷清理的機(jī)械清理措施。

對于有色金屬內(nèi)氧化膜采用化學(xué)清洗和機(jī)械清理并用的措施?；?/p>

學(xué)清洗分脫脂去油和除去氧化膜。

值得注意的是清洗后到焊接前的間隔時(shí)間對氣孔日勺產(chǎn)生也有影

響。清洗后最佳能及時(shí)施焊存，放時(shí)間不要超過24小時(shí)，最佳在清洗

后2?3小時(shí)以內(nèi)進(jìn)行焊接。焊絲清洗后最佳放在150?200C烘干箱

中。隨取隨用。

大型構(gòu)件清洗后做不到立即焊接時(shí)，臨焊接前可用刮刀刮削坡

口端面為宜。將坡口下端（根部）刮去一種倒角（成為倒v形小坡口），對

防止根部氧化膜引起的氣孔比較有效。

(2)焊接材料防潮與烘干焊條焊劑必須防潮，烘干后放在專用烘

干箱或保溫筒中保管隨，用隨取。尤其低氫焊條對吸潮很敏感，吸潮

量超過1.4%就會明顯產(chǎn)生氣孔。

(3)加強(qiáng)防護(hù)空氣入侵熔池是氣孔原因之一.重要是氮日勺作用。引弧不

正常時(shí)。不能獲得正常保護(hù)。低氫焊條收弧時(shí)易產(chǎn)生氣孔，就是因藥

皮中造氣物質(zhì)，未能及時(shí)分解，以致產(chǎn)生的CO2局限性以形成充足

的氣體保護(hù)所致。為了處理這一問題.曾將低氫焊條焊芯端部磨尖，

目的是增大電流密度以提高發(fā)熱量，而加緊藥皮升溫和促使，分

解。

不能破壞正常的防護(hù)條件。如藥皮不得脫落，焊劑或保護(hù)氣體不能中

斷給送。破壞了正常保護(hù)時(shí)焊得的一段焊縫表面看得見氣孔，但如隨

即再覆蓋一道正常焊道.則可看到焊縫會是完全蜂窩狀.有集群氣孔。

氣體保護(hù)焊時(shí)必須防風(fēng)。焊槍噴嘴前端保護(hù)氣體的流速一般為2m/s

左右所，以，風(fēng)速假如超過此值，保護(hù)氣體不能穩(wěn)定而成為紊流狀

態(tài)。失去保護(hù)作用。正常條件下，保護(hù)氣體的流量也影響保護(hù)效果，這

與焊絲直徑、坡口形狀、接頭形式、噴嘴形狀以及噴嘴距焊件距離等

原因有關(guān)。保護(hù)氣體的純度也須控制。

2.2.對時(shí)選用焊接材料焊接材料的選用非常重要，必須考慮與母

材的匹配規(guī)定。從冶金性能上看，焊接材料日勺氧化性與還原性的平衡

狀況，對焊縫氣孔有很明顯的影響。選用日勺焊接材料有日勺具有很大日勺

氣孔敏感性，而有的則對氣孔不敏感。例如低氫焊條抗銹性很差，有

銹時(shí)很輕易產(chǎn)生氣孔；而氧化鐵型焊條卻有很好抗銹性。

(1)熔渣堿度的影響

鋼焊接時(shí)，熔渣堿度不一樣，對鐵銹的敏感性不一樣。因鐵銹為其

作用可使熔池增氧和增氫。增氧的狀況取決于熔渣中(FeO)aJ活度。

堿性焊條其堿度恰好促使(FeO)日勺活度增大，熔池增氧日勺成果促使CO

時(shí)生成反應(yīng)加強(qiáng)，從而增大氣孔傾向。增氫狀況取決

于渣中的活度或(FeO)的活度。一般堿性焊條由于具有最大H勺活

度。對鐵銹有很大的敏感性，顯然必須提高對除銹的規(guī)定。高堿度燒

結(jié)焊劑活度已減少，不一樣于常用堿性焊條，對鐵銹敏感性明顯減

少。

(2)保護(hù)氣氛性質(zhì)日勺影響

鋼材焊接時(shí)，保護(hù)氣本有單一及混合氣體兩大類。有色金屬焊接

時(shí).重要采用惰性氣體Ar或He,偶爾會在Ar中添加少許活性氣體

或。從氣孔角度考慮，活性氣體優(yōu)于惰性氣體。由于活性氣體或

均可促使減少氫口勺分壓而限制溶氫，同步還能減少液體金屬的表面

張力和增大其活動性能，有助于氣體排出。有色金屬焊接時(shí)，為克制

氫的有害作用，在Ar中添加氧化性氣體或有一定效果。

⑶焊絲構(gòu)成的影響

焊絲構(gòu)成與否能適應(yīng)母材的匹配規(guī)定.還必須考慮與這相組合的焊

劑(埋弧焊)或保護(hù)氣體(氣體保護(hù)焊州勺成分。在許多狀況下，但愿形成

充足脫氧條件，以克制反應(yīng)性氣體的生成。為防止生成CO.焊絲或熔

融金屬中應(yīng)有足夠內(nèi)脫氧元素Mn、Si等。如氣體保護(hù)焊時(shí)，

N2已不起作用，引起氣孔的重要原因是CO,因此須充足脫氧。

因此，雖然是焊接低碳鋼也必須采用合金鋼焊絲或。有色金屬焊

接時(shí)，脫氧規(guī)定更是最基本的規(guī)定，以防止溶人的氫被氧化為。

2.3.控制焊接工藝條件控制焊接工藝條件W、J目H勺是發(fā)明熔池

中氣體逸出的有利條件，同步也應(yīng)有助于限制電弧外圍氣體向熔融

金屬中日勺溶人。

焊接工藝條件不正常，以致電弧不穩(wěn)定或失去正常保護(hù)作用，均

促使增大外在氣體內(nèi)溶人。熔池金屬在液態(tài)存在的時(shí)間對氣體的溶人

與排出有明顯的影響。存在時(shí)間長有助于氣體排出，但也有助于氣體

溶人。顯然存在著矛盾。因此焊接工藝參數(shù)W、J影響必然比較復(fù)雜c實(shí)

際上不一樣焊接位置以及熔深大小，也均會影響氣體的排出條件，必

須詳細(xì)分析。

對于反應(yīng)性氣體而言.只有氣體逸出條件比氣體溶人條件更有利C才

有減少氣孔的也許性。由此可見，焊接工藝參數(shù)應(yīng)有最佳值，而不是