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    焊接基礎知識系列-焊接缺陷及防控之焊接氣孔
    更新時間:2018-08-28 17:27:39 字號:T|T
    焊縫中的氣孔是焊接缺陷之一,會降低焊接接頭的嚴密性和塑性,減少焊縫有效截面而使焊接接頭的機械性能下降,根部氣孔和垂直氣孔可能造成應力集中,成為裂紋源,甚至造成脆性破壞
    焊縫中的氣孔是焊接缺陷之一,會降低焊接接頭的嚴密性和塑性,減少焊縫有效截面而使焊接接頭的機械性能下降,根部氣孔和垂直氣孔可能造成應力集中,成為裂紋源,甚至造成脆性破壞,影響產品質量。實際生產中,尤其是焊接大型工件,幾米甚至十幾米或更長的焊縫中,氣孔是不可避免的,可能因氣孔問題返修次數超標而使設備報廢。所以了解氣孔的產生原因及防控,從中總結經驗,盡可能的減少氣孔的發生具有重要意義。
    一、焊接氣孔的分類
    氣孔的形成貫穿著金屬熔化的全過程,即焊接的熱過程、化學冶金過程。氣孔形成的條件: Ve≤R(Ve—氣泡浮出速度;R—焊縫凝固速度)。常見氣孔可按如下4種方式進行分類:
    1)按形態可分為單個氣孔、成串氣孔、有針狀氣孔、蜂窩狀氣孔、圓形氣孔、橢圓形氣孔;
    2)按氣孔所在位置可分為表面氣孔、內部氣孔、貫穿性氣孔;
    3)按顏色可分為烏黑氣孔、白亮氣孔;
    4)按氣孔形成原因可分為氮氣孔、氫氣孔、一氧化碳氣孔。其中①析出型——溶解度突變的氣體N2、H2;②反應型——熔池反應生成溶解度極低的氣體CO。
    1、CO氣孔
    焊接材料中脫氧元素(Mn/Si)含量不足,焊接過程中***會有較多的FeO熔于熔池金屬中。隨后在熔池冷凝時,熔池中的FeO和C發生化學反應:[FeO]+[C]=(FeO)+CO↑
    當熔池金屬冷凝過快時,生成的CO氣體來不及******從熔池內部逸出,從而成為氣孔。通常這類氣孔出現在焊縫根部與表面,且呈“條蟲狀”,為貫穿性氣孔或表面氣孔。


    2、氮氣孔
    熔池冷凝時,隨著溫度降低,氮的溶解度降低,結晶過程更甚,導致氮不能及時逸出,在焊縫表面出現蜂窩狀氣孔,或者以彌散形式的微氣孔分布于焊縫金屬中。這些氣孔呈“針尖”狀。往往在拋光后檢驗或水壓試驗時才能發現。

    3、氫氣孔
    氫氣孔的出現,多由于焊縫金屬溶解了過量的氫,如:焊接時焊絲或焊件表面有鐵銹油污與水分、焊條/焊劑未烘干、CO2氣保焊所用氣體中含有水分、環境濕度過大、電弧高溫作用下某些物質分解產生的氫等。熔池金屬冷凝結晶時,氫的溶解度急劇下降而來不及逸出,引起焊縫金屬產生氫氣孔。氫氣孔呈喇叭口形。

    二、不同焊接方法氣孔成因及防控
    1、手工電弧焊
    發生原因及氣孔類型:
    1.焊條烘干不充分或從烘箱中取出時間過長。(H2↑)
    2.焊件有水分、油污、繡;手套潮濕、有油,更換焊條時油和水粘在焊條藥皮上。(H2↑/CO↑)
    3.焊接速度太快,空氣侵入熔池,橫焊比立焊更容易出現氣孔。(N2↑)
    4.電流太強,Si、Mn過量燒損,導致熔池中C的脫氧反應增多,生成CO。(CO↑)
    5.電弧長度不合適。(N2↑)
    6.焊件厚度大,金屬冷卻過速。(H2↑/CO↑)
    7.堿性低氫型焊條焊接時,如果采用斷弧收尾法,會造成電弧區渣氣保護不良,空氣侵入。(N2↑)
    防控措施:
    1.選用適當的焊條并注意烘干;
    2.焊接前清潔被焊部分;
    3.適當降低焊接速度,使內部氣體容易逸出;
    4.使用廠商建議的適當電流;
    5.采用合適的電弧長度;
    6.對焊件進行適當的預熱。
    2、CO2氣體保護焊
    發生原因及氣孔類型:
    1.母材未清潔;(H2↑/CO↑)
    2.焊絲有銹或焊藥潮濕;(H2↑/CO↑)
    3.點焊不良,焊絲選擇不當;(N2↑)
    4.干伸長度太長,CO2氣體保護不周密;(H2↑/CO↑)
    5.風速較大,無擋風裝置;(N2↑)
    6.焊速過快,冷卻速度過快;(N2↑/H2↑/CO↑)
    7.噴嘴粘著火花飛濺,造成氣體亂流;(N2↑)
    8.氣體純度不良,含雜物多(如水分)(N2↑/H2↑/CO↑)
    防控措施:
    1.焊接前注意清潔被焊部位;
    2.選用適當的焊絲并注意保持干燥;
    3.點焊焊道不得有缺陷,且清潔干凈,使用焊絲尺寸要適當;
    4.減小干伸長度,調整適當的氣體流量。
    5.加裝擋風設備;
    6.降低焊速,使內部氣體逸出;
    7.注意清除噴嘴處焊渣,并涂以飛濺附著防止劑,以延長噴嘴壽命。
    8.CO2純度≥99.98%,水分≤0.005%。
    3、埋弧焊
    發生原因及氣孔類型:
    1.焊材或母材不清潔,焊劑烘干不******,使熔池氫含量增高而產生氣孔;(H2↑)
    2.鋼材軋制或熱沖壓、卷板過程中,形成或脫落的氧化皮;定位焊渣殼、碳弧氣刨飛渣等夾入焊劑,使焊縫產生氣孔;焊劑堆高不夠;(H2↑/CO↑)
    3.焊劑顆粒太小氣體不易逸出,或顆粒太粗空氣侵入電弧區;(N2↑/H2↑/CO↑)
    4.磁偏吹造成氣孔;(N2↑/H2↑)
    防控措施:
    1.①清理焊絲,坡口表面及領近區域的油、銹、水分②焊劑充分烘干(潮濕天氣,取出烘箱到使用時間不宜過長,******在50度左右保溫待用)回收焊劑避免水、塵土等污染;焊劑顆粒度適當,******一定的透氣性;
    2.焊接前確定無雜質混入焊劑,焊劑堆高不宜過高或過低;
    3.選用顆粒適宜的焊劑;
    4.合理安排地線位置,或直流換為交流。
     
    參考文章:
    崔巖《談焊接氣孔的成因、危害和防止》•裝甲兵技術學校•長春•
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