J507焊条焊接气孔形成及工艺措施2013

第一篇：J507焊条焊接气孔形成及工艺措施2013

申请焊接技师论文

碱性焊条焊接气孔形成及预防措施

申请职称： 技 师 专 业： 焊 接 姓 名： 石 书 祥 指导老师： 谭 建

2013年 7 月 30 日

碱性焊条焊接气孔形成及预防措施

烟台工贸学校 石书祥

摘要：

气孔就是焊接时，熔池重的气泡在凝固时未能逸出，而留下来形成的空穴。J507碱性焊条焊接时多为氮气孔、氢气孔和CO2孔。平焊时要较其他位置气孔多；打底层要比填充、盖面多；长弧要比短弧多；断弧要比连弧多；引弧、收弧和接头处要比焊缝其他位置多。由于气孔的存在，不但会降低焊缝的致密性，削弱焊缝的有效截面积，还会降低焊缝的强度、塑性和韧性。文中以J507焊条焊前准备、熔滴过渡的特点、选择焊接电源、合适的焊接电流、合理的引弧和收弧、短弧操作直线运条等方面做以工艺措施控制，在焊接生产中得到了很好的质量保证。

关键词：气孔 熔滴过渡 工艺参数 短弧

碱性焊条焊接气孔形成及预防措施

在2010年山东省全国技校学生技能大赛选拔赛中，其中一项比赛项目是板横位J507碱性焊条打底，CO2气体保护焊填充盖面。该项比赛后对焊件拍片检验时发现：全省参赛选手的作品，只有聊城职教中心一家的焊件拍片合格，其他十几家学生焊件拍片都不过关。作为烟台市的代表队事后我们对造成焊件拍片不过关的原因做了多方面的研究分析，翻阅了大量的资料，请教了工厂中技术经验丰富的老师傅，请教了市职教室的老师，特别是暑假学习期间有幸听了谭建老师的讲课，并仔细向谭老师请教了这方面的问题，得到谭老师悉心指导，最后对碱性焊条焊接过程中气孔的形成机理和预防措施有了更加深入的认识，总结出来以便大家共同探讨使我们能把碱性焊条焊接教学工作做得更好。有不足之处敬请各位前辈。同行批评指正。

1、气孔形成的原因

气孔产生的原因是焊接过程中产生的气体及熔池周围的气体被液态金属吸收后在凝固过程中因溶解度急剧下降，这些气体以气泡形式逐渐自焊缝中逸出，来不及逸出的气体残留在焊缝内就形成气孔。形成气孔的气体主要有氢气和一氧化碳。从气孔的分布状态看有单个气孔、连续气孔、密封气孔；从气孔的部 2 位不同可分为外部气孔和内部气孔；从形状看有针孔、圆气孔、条状气孔（气孔呈条虫形，是圆气孔的连续）、链状和蜂窝状气孔等。

J507碱性焊条的熔滴过渡状态为粗熔滴短路状态，加之焊条本身制造中出现了偏心，焊药药皮脱落等原因以及对焊条烘干状态要求比较高，因而往往在操作中熔池保护不良形成了气孔缺陷，这种气孔缺陷往往存在于搭建焊或第一层焊缝中。不但对焊接质量造成影响，而且也给返修工作带来了困难。

2、控制气孔产生的具体措施

2.1清理焊接部位

碱性焊条的特点是对铁锈、油污及水分的敏感性大，焊接时如不清理彻底极易产生气孔，因此，焊接部位要求在焊接前必须对坡口及焊缝两侧20mm的范围内，包括内部两侧进行仔细的清理，将铁锈、油污、水分等赃物清理干净，必要时打磨，直至露出金属光泽。多层多道焊时，将每道的熔渣、飞溅物仔细清理，焊缝的表面尽可能的平滑，咬边、焊瘤、焊趾过度过大的部位要用细砂轮仔细打磨，直至表面光滑平整，方可进行下一道焊接。2.2 选择合理的坡口形式

在焊接前，应根据不同的技术要求选择合理的坡口形式，当板厚在20mm以上时对接坡口应选用U型或双边U型坡口，而不应选用V型或X型坡口因为V型或X坡口根部夹角较小，焊条顶端不容易接近坡口根部，常在打底焊时造成偏吹，其后果不是产生夹渣，未焊透，就是出现气孔。而U型坡口具有焊条顶端与坡口接触面积较大，便于施焊，能有效地保证打底焊的焊接质量，所以必须选择合理的坡口形式。另外在打底焊操作过程中，一定要形成圆润平滑的底部成型，不要在焊道两边形成夹角，否则清渣不干净，留下的残渣在填充层焊接时汽化后，不能全部逸出，很容易形成气孔。2.3选择焊接电源，确保电弧稳定

J507焊条为高碱度的低氢型焊条，该焊条在直流焊机反极性时方可正常使用。因此无论采用何种类型的直流焊机，其溶滴过渡均由阳极区向阴极区过渡。在一般手工电弧焊时，阴极区温度略低于阳极区温度。因此，无论何种过渡形式溶滴到阴极区后温度均会降低，造成了该种焊条各溶滴的聚合过度到溶池中去，即形成了粗溶滴过渡形式。但由于手工电弧焊是人为的因素：如焊工熟练程度、电流电压大小等不同，其溶滴的大小也是不均匀的，形成了气孔等缺陷。同时，碱性焊条药皮中又含有大量的萤石，在电弧作用之下分解出电离电位较高的氟离子，使得电弧的稳定性变差，进而又造成了电焊时溶滴过渡的不稳定因素。因此要解决J507焊条手工电弧焊的气孔问题，必须从工艺措施上入手，以确保电弧溶滴过渡的稳定。

我们通常采用直流焊接电源分为两种类型：旋转式直流弧焊机和硅整流式直流焊机。虽然它们的外特性曲线均属下降特性，但是因旋转式直流弧焊机是通过选装换向极达到整流目的地，因而其输出的电流波形呈规则形状的摆动，这势必在宏观上为一额定电流，在微观上输出电流为小幅度变化，尤其在熔滴过渡时造成摆动幅度增加。对于硅整流直流焊机是靠硅元件整流后进行滤波处理，虽然输出电流有波峰和波谷，但总体上是平滑的，或称在某一过程中是极少量有摆动的，它因此可以认为是连续的。因此其受溶滴过渡的影响较小，在溶滴过渡时引起的电流波动不大。在焊接工作中以两种类型焊机焊接得出结论，硅整流焊机比旋转式直流弧焊机出现的气孔的几率均有所降低。经分析实验结果，认为采用J507焊条施焊时要选择硅整焊机流焊接电源，这样可以确保电弧稳定避免气孔缺陷的产生。2.4、选择合适的焊接电流

由于采用J507焊条焊接，焊条除药皮以外在焊芯中也含有大量的合金元素，以增强焊缝接头强度，消除产生气孔缺陷的可能性。而由于采用较大的焊接电流，溶池变深，冶金反应激烈，同时造成合金元素烧损严重。；因为电流过大，明显的使焊芯电阻热猛增，焊条发红，造成焊条药皮中的有机物过早分解而形成气孔；而电流过小。熔池的结晶速度过快，熔池中气体来不及逸出而产生气孔。加之采用直流反极性，阴极区温度偏低，即使在激烈反应下生成的氢原子溶解于溶池之中也无法很快地被合金元素置换出来，即使氢气迅速浮出焊缝之外，而溶池过热后又迅速冷却，使得残余的氢形成分子凝固在溶池焊缝之中形成了气孔缺陷，因此考虑合适的焊接电流是相当必要的。低氢型焊条比同规格的酸性焊条一般略小10~20%左右的电流。在生产实践中，对低氢型焊条可用该焊条直径的平方乘以十作为参考电流。3.2mm焊条可定为90~100A、4.0mm焊条可定为160~170A作为参考电流，通过实验作为选定工艺参数的依据。这样可以 4 减少合金元素的烧损，避免气孔出现的可能。2.5 合理的引弧和收弧

J507焊条焊接接头产生气孔的几率比其他部位要大，这是因为接头处往往在焊接时比其他他部位的温度略低。因为更换新焊条使原收弧处已经有一段时间的散热，在新的焊条端部也有可能有局部锈蚀，使得在接头处产生密集气孔，要解决由此造成的气孔缺陷，除在刚开始操作时在起弧端部在引弧板上轻擦引弧，以清除端部的锈迹。在中间各接头部位，必须采用超前引弧的方法，就是在焊缝前10~20mm处引弧稳定后，再拉回到接头收弧处，以便对原收弧出进行局部加热，待形成溶池以后再低压电弧，略上下摆动1~2次即正常运条焊接。收弧时应尽量保持短弧，以保护溶池填满弧坑，用点弧或来回摆动2~3次填满弧坑达到消除收弧处产生气孔的目的。2.6短弧操作直线运条

一般J507焊条都强调采用短弧操作。短弧操作的目的在于保护溶池，使高温沸腾状态下的溶池不受外界空气的侵入而产生气孔。但短弧应保持时何种状态，我们认为要按不同规格的焊条而异。通常短弧是指弧长控制于焊条直径2/3的距离。因为过小的距离，不但溶池看不清、不易操作且会因短路造成断弧。过高及过低都达不到保护溶池的目的。在运条时应采用直线运条为宜，回往复摆动过大会造成溶池保护不当。对于厚度较大的（指≥16mm）可采用U型或双U型坡口来解决，在盖焊面时也可以多道焊尽量减少摆动幅度。在焊接生产中采用了以上方法，不但保证了内在质量而且焊道平滑整齐。

在操作J507焊条施焊时，除以上一些工艺措施防止可能产生气孔以外，对一些常规要求的工艺处理不能忽视。例如：焊条烘干除水份油污，焊条的保温存放，适当的接地位置以防止偏弧造成气孔等。只有结合产品的特点从工艺措施上进行控制，必定能有效地减少及避免气孔缺陷。

注释：

参考文献：

（1）、《焊工》——冯金水、、北京、煤炭工业出版社、2005年、第1版

（2）、《焊工实用手册》——陈杏醉、施岳良、、浙江、浙江科学技术出版社、1996年、第 5 一版

（3）、《焊工工艺与技能训练》——张梦欣中国劳动社会保障出版社、2007年、第一版

第二篇：TIG焊气孔产生因素及防止措施

摘要：详细介绍了TIG焊的原理及适用范围，针对焊接过程中极易出现的气孔缺陷，分析了气孔产生的原因并阐述了防止产生气孔的工艺措施，经实践检验是可行的获得了满意的焊缝质量，有较高的应用价值。

关键词：钨极氩弧焊；气孔缺陷；影响因素；防止措施

钨极氩弧焊（简称TIG）是钨极惰性气体保护焊的一种，TIG焊是英文Tungsten Inert-Gas Welding的简称，它的中文名称是钨极惰性气体保护焊也称作GTAW。这种焊接方法从其名称上可知：它具有两个显著的特点：

1、它的电极是用钨或钨基合金制作而成

2、采用惰性气体作为保护介质

它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化焊件和填充焊丝的一种焊接方法。焊接时保护气体连续地从焊枪地喷嘴中喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极&熔池极临近的热影响区的有害影响，从而获得高质量的焊缝。

根据这种焊接方法的原理它有如下的一些工艺特点：惰性气体有极好的保护作用，它本身既不与金属发生任何化学反应，也不溶解于高温金属中，使得焊接过程熔池的冶金反应简单和容易控制。对于一般易氧化、氮化的活泼金属、高熔点的黑色金属都能进行焊接，应用面很广；电弧在氩气中燃烧非常稳定，在小的焊接电流情况下（<10A）仍然稳定燃烧，填充焊丝是通过电弧间接加热，因而热输入容易调节。所以适用于薄板及全位置焊接，也是实现单面焊双面成形的理想焊接方法；由于填充焊丝不通过焊接电流，不存在熔滴过渡问题，焊接过程没中有飞溅，焊缝成形美观；氩气在焊接过程中仅仅只是单纯的保护隔离作用，因此对工件表面状态要求较高。焊件在焊前要进行表面清洗，除锈、去锈、去灰尘等杂质；钨极承载电流的能力有限，过大的电流会引起钨棒的熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池而出现夹钨，所以TIG焊的焊接电流会受到钨棒限制，故焊接速度较小，生成效率较低；TIG焊采用的氩气纯度较高，通常要求达到99.8%以上，且氩弧焊机又较复杂，因此TIG焊的成本较高；氩弧受周围气流影响较大，不适宜在室外和有风处进行操作。TIG焊可用于几乎所有金属和合金的焊接，但由于其成本较高，通常用于铝、镁、钛、铜等有色金属以及不锈钢、耐热钢等，由以上分析可知TIG焊是一种可以获得较高力学性能且焊缝成形美观，通常来焊接一些工件厚度较小的薄壁结构零件，而材料大多是不锈钢、耐热钢、高温合金。对于锅炉及压力容器管道对接进行多层焊时，为了保证第一道焊缝根部焊透以获得高质量的焊缝，打底焊通常采用TIG焊，对于石油化工、电站锅炉、核电站以及航空航天部门所用的各类管道对接几乎全都采用全位置氩弧焊方法，当然氩弧焊也有很大的局限性，即只能在室内施工，若在室外操作一定要采用必要的防风措施。

由于钨极氩弧焊可以获得较高力学性能且焊接质量稳定焊缝成型较好，所以在许多行业都得到较广泛的应用，尤其是在锅炉压力容器行业中更是得到大力推广和应用，我公司生产的锅炉受热面管子对接焊全都采用TIG焊，并且高压锅炉对焊接接头进行100%X射线无损探伤。但是在TIG焊操作过程中由于采用焊接工艺不当，加之焊工操作水平所限导致焊缝中出现气孔缺陷的几率较大，使探伤拍片合格率明显下降，严重影响了焊缝的质量，甚至有些操作者遇到气孔进行返修时束手无策，这些直接导致了生产成本的提高和生产效率的降低，以下主要根据在实际工作中总结的经验针对气孔缺陷，分析气孔的特点及产生的原因，阐述了防止出现气孔的工艺措施，对提高TIG焊接质量具有重要和实际意义。

1.气孔的特点及危害

1.1 气孔的特点

气孔是焊接是熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留在焊缝金属中所形成的空穴，是TIG焊中常见的也是主要的一种焊接缺陷。其形状有球形、椭圆形、旋风形、条虫形等。在焊缝内部的称内部气孔，露在焊缝表面的称外部气孔。气孔的大小不等有时是单个的，有时是密集在一起或是沿焊缝连续分布。

1.2 气孔的危害

气孔是体积性缺陷，对焊缝的性能影响很大其危害性主要是会降低焊缝的承载能力。这是因为气孔占据了焊缝金属一定的体积，使焊缝的有效工作截面面积减小，因而也就降低了焊缝的力学性能，使焊缝的塑性特别是弯曲和冲击强度降低得更多。如果气孔穿透焊缝表面，特别是穿透接触介质的焊缝表面，介质存在于孔穴内，当介质有腐蚀性时，将形成集中腐蚀，孔穴逐渐变深、变大，以致腐蚀穿孔而泄漏。从而破坏了焊缝的致密性，严重时会由此而引起整个金属结构的破坏。所以防止焊缝中产生气孔，保证焊缝的焊接质量，应引起高度的重视。

2.气孔的形成及影响因素

2.1 气孔的形成

焊接过程中熔池的周围充满着成分复杂的各种气体，这些气体主要来自周围的空气，焊件上的杂质如铁锈、油漆、油脂受热后所产生的气体等。所有这些都不断地与金属熔池发生作用。一些气体通过化学反应或溶解等形式进入熔池，使熔池的液体金属吸收了相当多的气体。如果这些气体排出较快，即使熔池结晶较快就不会形成气孔。但是如果气体的产生在熔池的结晶过程中，而结晶过程进行较快时，气体来不及排出熔池，就会残留在焊缝中形成气孔。

2.2 形成气孔的影响因素

TIG焊缝中气孔的生成往往是几种气体共同作用的结果，而起主要作用的气体是H2和N2，以下进行详细的分析： 2.2.1 H2的影响

焊接区的H2来自于各个方面，某些组成物的结晶水和工件表面杂质等都含有氢气的成分，同时由于冶炼钢总也含有，它们在电弧高温作用下形成气泡猛烈地向外排出，在焊缝冷却过程中来不及浮出的H2便会形成气孔。2.2.2 N2的影响

N2主要来自空气，N2在基本金属和焊丝中的质量百分数不是很大，在钢中和其他铁合金中是以氧化物固溶体及其它形式存在。N2在钢中的溶解度随温度下降而剧烈变化，析出的N2形成气泡从熔池中排出，来不及排出的气泡残留在焊缝中形成气孔。形成气孔是在没有足够充分的保护条件下使电弧和焊接熔池中的金属受到空气的作用而造成的。3.防止气孔产生的措施

尽管产生气孔的原因是多方面的，但选用正确的焊接工艺，提高焊工的操作技能是防止气孔产生的基本途径。

3.1 工件和焊丝的焊前处理

TIG焊对油、锈、水特别敏感，极易产生气孔，因此对母材的表面质量要求较高。焊前必须经过严格的清理，对待焊工件坡口内外10-15mm范围内进行清理打磨，去除表面的氧化膜。油脂和水分等杂质，露出金属光泽，同时对焊丝表面的油脂。铁锈也要用砂纸进行打磨直到露出金属光泽。

3.2 氩气的纯度

氩气是惰性气体具有高温下不分解和不与焊缝金属发生氧化反应的特性，氩弧焊时氩气纯度应大于99.95%，另外当氩气瓶内压力小于2.0MPa时含水量增加应停止使用氩气的流量必须合适，可由下面的经验公式确定：Q=K•D式中Q代表氩气流量，D为喷嘴直径，K为系数（0.8-1.2），所以氩气流量一般为6-9L/min，还要保证气路通畅，不得有堵漏现象发生。

3.3 喷嘴直径

喷嘴直径可由下面的经验公式确定：

D=（2.5-3.2）d

式中D为喷嘴直径，d为钨极直径由上面公式可得喷嘴直径一般为6-12mm为宜。

3.4 钨极伸出长度

钨极伸出长度过大增大了喷嘴与工件之间的距离保护效果变差；伸出长度过小虽然保护效果好但会阻挡焊工视线，钨极与焊丝易碰撞发生短路使焊接无法进行。3.5 焊接速度

焊接速度是主要的焊接参数之一，速度过快会使保护气体偏离钨极和熔池是保护效果变差产生气孔，并且也影响焊缝的成形，所以施焊时必须选择合适的焊接速度。

3.6 提前送气滞后关气

引弧前3-4S送氩气可驱赶管内空气使引弧处在气体保护中防止钨极与熔池发生氧化产生气孔，滞后关气可达到保护熔池缓冷的目的还可避免收弧处出现弧坑、裂纹、气孔等缺陷，因此必须掌握正确的息弧方法。

3.7 操作技能

操作技能的熟练程度是防止气孔的重要环节，每个焊工要有过硬的基本功。焊枪、焊丝、工件之间要保持正确的位置和相对角度动作要协调。施焊时电弧要平稳，电弧的高度要均匀一致，严禁忽高忽低，防止气体瞬间进入熔池产生气孔，同时也要注意观察熔池的变化，提高对气孔的排出能力。全位置焊管子时，焊枪、焊丝和工件相互间须保持一定的距离，方向一般为由下向上焊接，即仰--立--平的顺序，收弧时要避免出现弧坑和缩孔并保证焊缝不低于母材，可以采用焊缝增加法，即收弧时焊接速度减慢，焊炬向后倾角增大，焊丝送进量增加当熔池温度过高时，可以熄弧再引弧直至填满弧坑。

综合以上分析可得出以下结论：TIG具有优异的特性和广阔的应用前景，通过长时间生产实践证明采用上述工艺措施可有效的控制气孔的产生，大幅度的提高一次探伤合格率和焊接接头的质量。

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：CO2气体保护焊气孔产生原因及防止措施

CO2气体保护焊气孔产生原因及防止措施

山东聚力焊接材料有限公司

程付朋

［摘要］ 本文主要介绍了CO2气体保护焊气孔缺陷产生的原因和防止CO气孔、H2气孔和N2气孔缺陷应采取的具体措施。

［关键词］ CO2气保焊；气孔缺陷；防止措施

CO2气体保护焊的主要特点是，电弧的穿透力强、熔敷速度快、适应各种位置和不同板厚的焊接、抗锈能力强。

CO2电弧焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢等黑色金属。对于不锈钢，由于焊缝有增碳现象，因此只能用于对焊缝质量要求不高的不锈钢焊件。目前CO2电弧焊已在我国机车车辆、汽车、造船、石油化工、工程机械、农业机械等工业部门中获得日益广泛的应用。

由于CO2气体的物理化学性质，给焊接带来一些问题，例如：合金元素烧损、CO气孔、飞溅是CO2电弧焊中三个主要问题，而这三个方面的问题都和CO2气体的氧化性有关。对于合金元素的烧损，通过选择合适的焊丝就可以得到弥补，目前，国产焊丝基本都具有这个能力。而气孔和飞溅是CO2 电弧焊中常见的两个缺陷。下面就气孔产生的原因及采取的措施做一浅析：

CO2电弧焊时产生气孔的主要原因是，焊接时熔池表面没有熔渣覆盖，CO2气流又有冷却作用，因而熔池凝固较快，容易在焊缝中产生气孔。可能产生的气孔有3种：即CO、H2以及N2气孔。

（1）CO气孔：产生CO气孔的原因主要是熔池中的FeO和C会进行下列反应：

FeO+C

Fe+CO

这个反应在熔池处于结晶温度时, 进行得比较剧烈。由于这时熔池已经开始凝固，CO气体不容易逸出，于是在焊缝中形成气孔。

对于防止CO气孔来说主要是正确地选择焊丝，如果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（一般都限制在0.15%以下），就可以抑制熔池中的FeO和C生成CO的反应，从而有效地防止了CO气孔的产生。所以，在CO2电弧焊中，只要焊丝选择适当，产生CO气孔的可能性是很小的。

（2）H2气孔：电弧区中的氢主要来自CO2气体中的水分以及来自焊丝、工件表面的油污及铁锈，他们在电弧的高温下都能分解出氢气。如果熔池在高温下吸收了大量的氢，那么在它结晶时由于氢的溶解度突然下降，使氢处于过饱和的状态，这将促使如下反应得到发展：

2[H]=H2

反应生成的分子氢不溶于金属，于是在液体金属中形成气泡。当气泡外逸速度小于结晶速度时就形成了气孔。

为防止氢气孔的产生，应着重做好如下几个方面的工作：

①作好焊前的清理工作：焊前要适当的清除工件和焊丝表面的油污、铁锈等脏物；

②使用高纯度的CO2气体：CO2气体中主要的有害杂质是水分和氮气，氮气含量一般较小，危害大的还是水分；

③控制焊接规范：采用直流反接时，可减小产生氢气孔的倾向。许多实践表明，氢是以质子的形式溶解在液体金属中，在形成质子的同时，由原子释放出一个电子：

H

[H+]+e

当液体金属的表面上电子过剩时, 可使上述反应向左进行，即阻碍氢向金属中溶解，直流反接时，因工件是负极，熔池表面上的电子过剩，不利于发生H

[H+]+e的反应，阻止氢离解成质子，因而减小了生成气孔的倾向；此外，在电弧功率不变的情况下, 适当放慢焊接速度，可以使熔池的存在时间增长，有利于气体的逸出，可减小气孔的倾向。

（3）N2气孔：CO2气体保护焊时, 电弧区中的N2来自两个方面：一是空气入侵焊接区；二是CO2气体不纯。而正常的CO2气体中N2的含量很少，最多不超过1%（按体积），所以由CO2气体不纯而引起氮气孔的可能性不大。焊缝中产生氮气孔的主要原因是由于保护气层遭到破坏，大量空气侵入焊接区所致。造成保护层失效的原因有：过小的CO2气体流量；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工件的距离过大；以及焊接场地有侧向风等。工艺方面的原因有电弧电压太高、焊接速度过大等，均可造成气体保护层失效。

为防止N2气孔的产生可采取以下具体措施：

①保证CO2气体有足够的流量，不能过小。一般情况下，细丝气体流量的范围通常为：5~15L/min；中等规范焊接时通常约为：20L/min；粗丝自动焊时通常为：25~50L/min。

②喷嘴应畅通无阻，避免飞溅物等堵塞喷嘴。

③喷嘴与工件间的距离不应过大, 一般都在10~20mm。

④在侧向风较大的场合下施工时应设挡风板。

⑤采用直流反极性可减小焊缝中的含氮量，这主要是与氮的溶解机构有关。

⑥在同样的规范下，增加焊丝直径可使焊缝含氮量下降，这是由于熔滴变粗的缘故。

⑦增加焊丝中的含碳量可以减低焊缝中的含氮量，这是因为碳能减低氮在铁中的溶解度。

CO2气体保护焊焊接工艺理论已经趋于成熟，但是在真正的施焊过程中还存在气孔和飞溅等问题，只有在整个施焊过程中综合分析全方位考虑各个方面的因素，才能确保高质量的施焊。