硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的因及解决措施

第一篇：硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的因及解决措施

硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的因及解决措施

摘 要：分析硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的原因，并研究解决方案。结果表明：硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的主要原因是硅钢片涂层中的有机物分解产生气孔。采用钨极氩弧焊可有效减少焊接过程中气孔产生的倾向。

关键词：硅钢片； 不锈钢； 焊条电弧焊； 钨极氩弧焊； 气孔； 有机涂层

硅钢片是一种含碳极低的硅铁软磁合金，一般含硅量为0.5～4.5%。最近在公司一个供电电抗器铁心的工艺制造中，要求对硅钢片与奥氏体不锈钢进行焊接，在验证中发现硅钢片与不锈钢在焊接过程中易产生焊接气孔缺陷。轨道牵引产品是公司主营产品，硅钢片为最常用的基本材料，所以研究硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的原因及解决方法，对保证公司产品质量和设计产品工艺有十分重要的意义。试验材料与方法

1.1 试验材料

硅钢片选择的是武钢35WW360的硅钢片，不锈钢材料选择的是1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢。试件规格见表1。焊接过程中采用的是φ3.2的A312不锈钢焊条，A312是钛钙型药皮的不锈钢焊条。母材与焊条的化学成分见表2[1]。

1.2 试验方法

硅钢片与不锈钢焊接试验采用手工电弧焊焊接方法，接头形式为角接接头。焊接前对硅钢片与不锈钢焊接试板待焊处20mm表面清理干净，进行机械打磨去除铁锈、氧化皮等杂质。并用酒精进行擦洗，去除表面的有机杂质。焊条按照焊接工艺规范进行烘干。焊接过程中适当摆条利于熔池中气体的溢出。硅钢片与不锈钢焊接气孔产生原因及解决方法

2.1 硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生原因

焊接后发现焊缝表面存在焊接气孔缺陷，且多组试件均存在。

2.1.1 润滑剂的原因

跟踪硅钢片加工时发现在剪冲时有少量润滑剂残留在硅钢片的表面，初步分析这些残余物在焊接时受到加热的作用外渗有产生焊接气孔的倾向。

2.1.2 硅钢片涂层的原因

为满足硅钢片的耐蚀、绝缘等性能，硅钢片的表面附有涂层，主要包括无机涂层、半无机涂层和有机涂层三大类，其中无机涂层具有最好的焊接性。公司产品供电电抗器铁心所用硅钢片是半无机涂层。这种半无机涂层的硅钢片具有良好的剪冲加工性和防腐性。但是在焊接过程中树脂的挥发可产生过多的气孔 [2]。

所以硅钢片表面涂层中的树脂焊接时分解是硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的主要原因。

2.2 硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔的解决方法

钨极氩弧焊中钨电极与母材间产生的电弧在惰性气氛中极为稳定，氩气同样起到保护熔池的作用。焊接速度低，熔池存在的时间长，配合适当摆条可使产生的气体有效溢出。所以选用钨极氩弧焊进行焊接，焊丝为ER-309L。下图为钨极氩弧焊焊接硅钢片与不锈钢焊缝表面。结果表明采用钨极氩弧焊可解决硅钢片与不锈钢焊接过程中产生焊接气孔问题。结论

（1）硅钢片涂层中有机物焊接时产生大量气体来不及溢出是硅钢片与不锈钢焊接过程中焊接气孔产生的主要原因。硅钢片剪冲后残留在表面的少量有机润滑剂也有产生焊接气孔的倾向，建议剪冲后、叠片前清理干净，并进行焊前预热。

（2）选用钨极氩弧焊焊接硅钢片与不锈钢可解决焊接气孔的问题，小批量生产时可采用。

参考文献：

[1]丁启湛，丁成钢.不锈钢的焊接[M].北京：机械工业出版社，2009.[2]冷轧硅钢片涂层绝缘性，http：//wenku.baidu.com/view/86a26a47a8956bec0975e364.html

[3]李亚江.焊接缺陷分析与对策[M].北京：化学工业出版社，2011.作者简介：陈方遒（1971―），男，湖南长沙人，本科，助理工程师，研究方向：变压器制造工艺。

第二篇：浅析油缸焊接过程中气孔的产生及防止措施

浅析油缸焊接过程中气孔的产生原因及防止措施

焊接熔池在结晶过程中由于某些气体来不及逸出残存在焊缝中就形成了气孔，气孔是焊接接头中最常见的缺陷。我公司油缸焊接采用MAG焊（熔化极活性气体保护焊）的焊接方法，保护气体为80%Ar+20%CO2。大多数气孔都出现在焊缝收弧处，比如缸底和活塞焊接时出现的气孔。根据产生气孔的气体种类，焊缝中的气孔主要有H2孔，N2孔以及CO气孔。由于产生气孔的气体不同，因而气孔的形态和特征也不同。

1、一氧化碳气孔

一氧化碳气孔主要是在焊接过程中，由于冶金反应产生了大量的CO，CO不溶于金属。反应如下：FeO+C=Fe+CO。

在熔池处于结晶温度时，该反应进行比较剧烈，由于熔池已经开始凝固，CO气体不易逸出，于是在焊缝中形成CO气孔。CO气孔多形成于焊缝内部，呈条虫状，内壁有氧化颜色。

如果焊丝中有足够的脱氧元素Si和Mn,以及限制焊丝中的含碳量，就可以抑制上述的还原反应，有效防止CO气孔的产生。所以MAG焊过程中，只要焊丝选择适当，产生CO气孔的可能性是很小的。

2、氢气孔

如果熔池在高温时溶入了大量氢气，在结晶过程中又不能充分排出，则遗留在焊缝金属中形成气孔。氢气孔的断面一般呈螺钉状，多数出现在焊缝表面（个别情况下也会出现在内部），呈喇叭口形，气孔四周有光滑内壁。

电弧区的氢主要来自焊丝、工件表面的油污及铁锈，以及CO2气体中所含的水分。油污为碳氢化合物，铁锈中含有结晶水，它们在电弧高温下都能分解出氢气。减少熔池中氢的溶解量，不仅可以防止氢气孔的产生，而且还可以提高焊缝金属的塑性。所以，一方面焊前要适当清除工件和焊丝表面的油污及铁锈，另一方面应尽可能使用含水分低的CO2气体。CO2气体中的水分常常是引起氢气孔的主要原因。具体做法如下：

（1）焊前清理，消除气体来源。焊前须对焊缝表面、坡口及其附近20～30mm范围进行清理，去除表面锈蚀、氧化膜、油污和水分等杂质，露出金属光泽。所以焊件焊前清洗工作至关重要不容忽视，只有做好了清洗工作，才能从根源上消除气体的来源。

（2）CO2气体中的主要有害杂质是水分和氮气，氮气含量一般较少，危害大的是水分。随着CO2气体中水分的增加，焊缝中的含氢量亦增加，严重时就会出现气孔，所以控制CO2气体的纯度相当重要，焊接用CO2纯度应大于99.5%。可以通过以下措施减少CO2气体中的水分：①将新灌气瓶倒立静置1～2h，然后开启阀门，把沉积在下部的液态水排出。②经倒置放水后的气瓶，在使用前2～3min，放掉气瓶上面部分的气体。因为这部分气体通常含有较多空气和水分，这些空气和水分主要是灌瓶时混入瓶内的。③焊前必须检查CO2加热器是否工作正常，防止流量计冻结阻塞，还可以进一步减少CO2气体中的水分。④当气体压力显示气体不足时，要及时更换气体。瓶内气体降到0.98MPa时，不能再继续使用。因为当压力降到0.98MPa时，CO2气体中所含水分将比饱和压力下增加3倍左右。如果继续使用，焊缝就极易出现气孔。

3、氮气孔

氮气孔的来源主要是由于空气侵入焊缝区，保护气层遭到破坏造成的。氮气孔也分布在焊缝表面，多数成堆出现，与蜂窝相似。断口分析发现，气孔内表面呈凹凸形貌。但在正常的焊接时焊缝中很少出现氮气孔，只有电弧较长保护效果不好时才会产生氮气孔。

造成保护气层失效的因素有：过小的气体流量；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工件的距离过大，以及焊接场地侧向风（包括吸尘设备）等。

因此，适当增加保护气体的流量，保证气路畅通和气层稳定、可靠，是防止焊缝中氮气孔的关键。但是，气体流量并不是越大越好。气体流量过大，则会使气体从喷嘴流出形成涡流，将周围空气卷入，破坏保护效果，从而导致焊缝形成气孔。在一般情况下，焊接电流小于200A时，适用气体流量为10-15L/min；焊接电流大于200A时，合适的气体流量应为20-25 L/min。

另外，工艺因素对气孔的产生也有影响。电弧电压越高，空气侵入的可能性越大，就越可能产生气孔。焊接速度主要影响熔池的结晶速度。焊接速度慢，熔池结晶也慢，气体容易逸出；焊接速度快，熔池结晶快，则气体不易排出，易产生气孔。

张蛟雄

第三篇：CO2焊接的气孔问题及解决措施

CO2焊接的气孔问题及解决措施

CO2焊时，熔池表面只有很少量熔渣覆盖，CO2气流又有冷却作用，因而熔池凝固较快，使焊接时产生的气体来不及上逸，故增大了产生气孔的可能性。

CO2焊焊缝金属中的气孔通常由下述情况造成：

（一）CO气孔

CO气孔多是由于焊丝的化学成分选择不当造成。当焊丝金属中含脱氧元素不足时，焊接过程中就会有较多的FeO溶于熔池金属中，并与C发生可逆反应，产物为Fe和CO气体。该反应在熔池处于结晶温度时进行得比较剧烈，由于此时熔池已开始凝固，CO气体不易逸出，于是在焊缝中形成气孔。

若焊丝中含有足够的脱氧元素Si和Mn，以及限制焊丝中的含C量，就可以抑制上述反应，有效地防止气体的产生。所以在CO2焊中只要焊丝选择适当，产生CO气体的可能性是很小的。

CO气孔常出现在焊缝根部与表面，且多呈针尖状。

（二）氮气孔

氮气的来源：一是由于保护效果不良，空气侵入焊接区；二是CO2气体不纯。近年的研究试验表明：由于CO2气体不纯而引起氮气孔的可能性不大，焊缝中的氮气孔主要是由于保护气层遭到破坏，大量空气侵入焊接区所致。

造成保护气层失效的因素有：过小的CO2气体流量；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工作距离过大，以及焊接场地有侧向风等。

因此，避免产生氮气孔的主要措施是应增强气体的保护效果；另外，选用含有固氮元素（如Ti和Al)的焊丝，也有助于防止产生氮气孔。

此外，电弧电压越高，空气侵入的可能性越大。随着电弧电压的增大，焊缝中含氮量增加，电弧电压达一定值后，焊缝中就出现氮气孔。焊缝中含氮量增加，即使不出现气孔，也将显著降低焊缝金属的塑性。

（三）氢气孔

电弧区的氢主要来自焊丝、工件表面的油污及铁锈，以及CO2气体中所含的水分。所以焊前要适当清除工件和焊丝表面的油污及铁锈，另一方面应尽可能使用含水分低的CO2气体。CO2气体中的水分常常是引起氢气孔的主要原因。

生产实践表明，除非在钢板表面已锈蚀有一层黄锈时，焊前一般不必除锈，但焊丝表面的油污，必须用汽油等溶剂擦掉。这不仅是为防止气孔，也可避免油污在送丝软管内造成堵塞，以及减少焊接中的烟雾等。

减少CO2气体中的水分可不仅可减少氢气孔，也可以提高焊缝金属的塑性。液态CO2中可溶解约占0.05%的水分，另外还有一部分自由状态的水分沉于钢瓶的底部。试验表明，在焊接现场采取以下措施，对减少气体中的水分可得到显著效果：

1）将新灌气瓶倒立静置1～2小时，然后打开阀门，把沉积在下部的自由状态的水排出。根据瓶中含水量的不同，可放水2～3次，每隔30分钟左右放一次。放水结束后，将气瓶放正。

2）经放水处理后的气瓶，在使用前先放气2～3分钟，以放掉气瓶上面部分的气体。因为这部分气体通常含有较多的空气和水分，这些空气和水分主要是装瓶时混入的。

3）在气路系统中设置高压干燥器和低压干燥器（根据需要，低压干燥器可增至2～3个），可进一步减少CO2气体中的水分。可用硅胶或脱水硫酸铜作干燥剂，用过的干燥剂经烘干后可反复使用。

4）瓶中气压降到10个大气压时，不再使用。

另外，由于氢是以离子形态溶于熔池的，而直流反接（即工件接负极）时，熔池为负极，它发射大量电子，使熔池表面的氢离子又复合为原子，因而减少进入熔池的氢离子数量。所以，采用直流反接时，焊缝中含氢量为直流正接时的1/3～1/5，产生氢气孔的倾向也比直流正接时小。

第四篇：CO2焊接的气孔问题及解决措施

CO2焊接的气孔问题及解决措施.txt我的优点是：我很帅；但是我的缺点是：我帅的不明显。什么是幸福？幸福就是猫吃鱼，狗吃肉，奥特曼打小怪兽！令堂可是令尊表姐？我是胖人，不是粗人。CO2焊接的气孔问题及解决措施.txt我退化了，到现在我还不会游泳，要知道在我出生之前，我绝对是游的最快的那个CO2焊接的气孔问题及解决措施

CO2焊时，熔池表面只有很少量熔渣覆盖，CO2气流又有冷却作用，因而熔池凝固较快，使焊接时产生的气体来不及上逸，故增大了产生气孔的可能性。

CO2焊焊缝金属中的气孔通常由下述情况造成：

（一）CO气孔

CO气孔多是由于焊丝的化学成分选择不当造成。当焊丝金属中含脱氧元素不足时，焊接过程中就会有较多的FeO溶于熔池金属中，并与C发生可逆反应，产物为Fe和CO气体。该反应在熔池处于结晶温度时进行得比较剧烈，由于此时熔池已开始凝固，CO气体不易逸出，于是在焊缝中形成气孔。

若焊丝中含有足够的脱氧元素Si和Mn，以及限制焊丝中的含C量，就可以抑制上述反应，有效地防止气体的产生。所以在CO2焊中只要焊丝选择适当，产生CO气体的可能性是很小的。

CO气孔常出现在焊缝根部与表面，且多呈针尖状。

（二）氮气孔

氮气的来源：一是由于保护效果不良，空气侵入焊接区；二是CO2气体不纯。近年的研究试验表明：由于CO2气体不纯而引起氮气孔的可能性不大，焊缝中的氮气孔主要是由于保护气层遭到破坏，大量空气侵入焊接区所致。

造成保护气层失效的因素有：过小的CO2气体流量；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工作距离过大，以及焊接场地有侧向风等。

因此，避免产生氮气孔的主要措施是应增强气体的保护效果；另外，选用含有固氮元素（如Ti和Al)的焊丝，也有助于防止产生氮气孔。

此外，电弧电压越高，空气侵入的可能性越大。随着电弧电压的增大，焊缝中含氮量增加，电弧电压达一定值后，焊缝中就出现氮气孔。焊缝中含氮量增加，即使不出现气孔，也将显著降低焊缝金属的塑性。

（三）氢气孔

电弧区的氢主要来自焊丝、工件表面的油污及铁锈，以及CO2气体中所含的水分。所以焊前要适当清除工件和焊丝表面的油污及铁锈，另一方面应尽可能使用含水分低的CO2气体。CO2气体中的水分常常是引起氢气孔的主要原因。

生产实践表明，除非在钢板表面已锈蚀有一层黄锈时，焊前一般不必除锈，但焊丝表面的油污，必须用汽油等溶剂擦掉。这不仅是为防止气孔，也可避免油污在送丝软管内造成堵塞，以及减少焊接中的烟雾等。

减少CO2气体中的水分可不仅可减少氢气孔，也可以提高焊缝金属的塑性。液态CO2中可溶解约占0.05%的水分，另外还有一部分自由状态的水分沉于钢瓶的底部。试验表明，在焊接现场采取以下措施，对减少气体中的水分可得到显著效果：

1）将新灌气瓶倒立静置1～2小时，然后打开阀门，把沉积在下部的自由状态的水排出。根据瓶中含水量的不同，可放水2～3次，每隔30分钟左右放一次。放水结束后，将气瓶放正。

2）经放水处理后的气瓶，在使用前先放气2～3分钟，以放掉气瓶上面部分的气体。因为这部分气体通常含有较多的空气和水分，这些空气和水分主要是装瓶时混入的。

3）在气路系统中设置高压干燥器和低压干燥器（根据需要，低压干燥器可增至2～3个），可进一步减少CO2气体中的水分。可用硅胶或脱水硫酸铜作干燥剂，用过的干燥剂经烘干后可反复使用。

4）瓶中气压降到10个大气压时，不再使用。

另外，由于氢是以离子形态溶于熔池的，而直流反接（即工件接负极）时，熔池为负极，它发射大量电子，使熔池表面的氢离子又复合为原子，因而减少进入熔池的氢离子数量。所以，采用直流反接时，焊缝中含氢量为直流正接时的1/3～1/5，产生氢气孔的倾向也比直流正接时小。

第五篇：焊接钢管焊缝气孔产生的原因及防治措施

焊接钢管焊缝气孔产生的原因及防治措施

焊接钢管焊缝气孔不仅影响管道焊缝致密性，造成管道泄漏，而且会成为腐蚀的诱发点，严重降低焊缝强度和韧性。

焊缝产生气孔的因素有：焊剂中的水分、污物、氧化皮和铁屑，焊接的成份及覆盖厚度，钢板的表面质量以及钢板边板处理，焊接工艺及钢管成型工艺等。

相关防治措施为：

1焊剂成分。焊接含有适量的CaF2和SiO2时，会反应吸收大量的H2，生成稳定性很高且不溶于液态金属的HF，从而可以防止氢气孔的形成。

2焊剂的堆积厚度一般为25-45mm，焊剂颗粒度大、密度小时堆积厚度取最大值，反之取最小值;大电流、低焊速堆积厚度取最大值，反之取最小值，此外，夏天或空气湿度大时，回收的焊剂应烘干后再使用。

3钢板表面处理。为避免开卷矫平脱落的氧化铁皮等杂物进入成型工序，应设置板面清扫装置。

4钢板板边处理。钢板板边应设置铁锈和毛刺清除装置，以减少产生气孔的可能。清除装置的位置最好安装在铣边机和圆盘剪后，装置的结构是一边2个上下位置可调整间隙的主动钢丝轮，上下压紧板边。

5焊缝形貌。焊缝的成型系数过小，焊缝的形状窄而深，气体和夹杂物不容易浮出，易形成气孔和夹渣。一般焊缝成型系数控制在1.3-1.5，厚壁焊管取最大值，薄壁取最小值。

6减小次级磁场。为了减少磁偏吹的影响，应使工件上焊接电缆的连接位置仅可能远离焊接终端，避免部分焊接电缆在工件上产生次级磁场。

7工艺方面。应适当降低焊接速度或增大电流，从而延迟焊缝熔池金属的结晶速度，以便于气体逸出，同时，如果带钢递送位置不稳定，应及时进行调整，杜绝通过频繁微调前桥或后桥维持成型，造成气体逸出困难。

焊接钢管焊缝夹渣产生的原因及防治措施

焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣，夹渣对接头的性能影响比较大。因夹渣多数呈不规则状，会降低焊缝的塑性和韧性，其尖角会引起很大的应力集中，尖角顶点常导致裂纹产生，焊缝中的针形氧化物和磷化物夹渣会使焊缝金属变脆，降低力学性能，氧化铁及硫化铁夹渣容易使焊缝产生脆性。

防止措施：

将坡口及焊层间的熔渣清理干净，将凹凸处铲平；适当地增大焊接电流，必要时把电弧缩短，并增加电弧停留时间，使熔化金属和熔渣得到充分加热；根据熔化情况，随时调整焊条角度和运条方法，使熔渣能上浮到铁水表面；正确选择母材和焊条金属的化学成分，降低熔渣的熔点和粘度，防止夹渣产生。夹渣

夹杂在焊缝中的非金属夹杂物称为夹渣。（1）产生原因

坡口角度太小，焊接电流太小，熔渣黏度太大等，熔渣浮不到熔池表面便形成夹渣。同时有下列原因：

① 多层多道焊时，每道焊缝熔渣清除不干净、不彻底； ② 焊条药皮成块脱落未被熔化；（2）预防办法

坡口角度、焊接电流均应符合规范，仔细清理母材脏物，焊接过程中保持熔池清晰，使熔渣与液态金属分离

http://wenku.baidu.com/view/798fc41dc281e53a5802ffda.html