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焊缝气孔缺陷的形成原因及防治措施

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目录

一摘要 (2)

二关键词 (2)

三前言 (3)

四 1、焊缝气孔的类型及形成条件 (3)

2、焊缝气孔的防治措施 (6)

五结束语 (10)

【摘要】焊接制造技术是一门理论性和实践性较强的综合性技术。论述焊缝气孔缺陷的类型及形成条件，如何限制

熔池溶入或产生气体以及排除熔池中存在的气体，选

用与母材匹配的焊接材料，制定并控制焊接工艺条

件，可以有效的控制焊接工程中的气孔缺陷的产生。【关键词】气孔；气孔类型；防治措施；工艺条件

焊缝气孔缺陷的形成原因及防治措施

高强

前言

焊接制造技术是一门理论性和实践性较强的综合性技术，焊接施工中焊接质量始终与缺陷有联系，焊接缺陷往往影响焊接产品的质量。严重的会造成焊接件报废，所以须根据焊接连接特点来分析焊接过程中缺陷出现的条件及防治对策。防治焊接缺陷首要的条件是掌握缺陷的形成条件及其影响因素，以制定合理的焊接工艺，并在生产制造中严格工艺要求，认真贯彻执行。

焊缝气孔是典型的焊接冶金缺陷，气体的存在是形成气孔的先决条件。形成气孔的气体有二类：来自外部的溶解度有限的气体(H、N)和熔池内产生的冶金反应产物(CO、H20等)。焊接熔池吸收的气体因过饱和以致形成气泡，又不能及时排除而残留于焊缝之中，即为气孔。1．焊缝气孔的类型及形成条件。

1．1气孔形成的一般条件气孔的形成必然与气体有联系。气孔实质是在金属凝固期间未能及时浮出而残留于金属中的气泡。气泡的形成包括形核与稳定成长两个过程，其稳定存在的条件为：

分析可知：(1)R对气孔的产生有很大影响。在其他条件一定的情况下，凝固速度R越大，越不利于气泡浮出．因而越易于产生气孔。材料一定时，R主要受焊接工艺条件所制约。金属导热性能好或焊接速度快，均可造成接头具有大的冷却速度，即焊缝具有大的凝固速度。

(2)金属粘度对气孔影响也大。液体金属迅速进入凝固阶段后，由于急剧增大，气泡浮出困难，易于造成气孔。特别是焊缝根部(由其大熔深时)，气泡更难浮出，常易在焊缝根部形成气孔。

(3)由于气泡密度。远小于液体金属的密度，因而气泡的浮出速度主要取决于液体金属的密度，越小，则气泡浮出速度Ve 越小。所以．轻金属(A1 Mg)焊接时最易于产生气孔。

(4)气泡尺寸也影响气泡浮出速度。气泡半径r越大，越有利于气泡浮出。换言之．原始气体数量不足以使气泡半径增大时，产生气孔的倾向可能很大；而原始气体数量多，但可以使气泡半径增大到足以完全浮出时，反而可能不产生气孔。例如，刚刚涂压出来尚未烘干的焊条，焊接时并不一定产生气孔，而如烘干不足却会形成气孔。

(5)如能造成Ve>R的条件，即气泡可以完全排出的条件，或者增大Ve或是降低R(预热或者降低焊接速度)，可以完全消除气孔。若

。即气泡浮出外逸速度几乎与金属凝固速度相等，会形成外表可见的“外气孔”；若Ve

必然形成“内气孔”。所以，是否形成内气孔或外气孔，取决于Ve与R的对比关系。而与气体种类无关。在特定条件下得到的“CO造成内气孔，氢造成外气孔”的看法，不能视为普遍结论。

(6)从根本上考虑，应尽可能减少金属吸收气体的数量和降低熔池金属中气体的过饱合度，以使气泡难以形成，即使形成气泡也不易达到临界尺寸这样可以从根本上防止产生气孔。

1．2气孔类型及特征气孔可按不同特征区分为不同的类型，如按其形态区分为球形气孔和条形气孔，按其分布区分为孤立状气孔和均布状气孔等。如与形成气孔的气体类型相联系，可区分为析出型气孔和反应型气孔。

(1)析出型气孔

因溶解度差而造成过饱和状态气体的析出所形成的气孔，称为析出型气孔。这类气体主要是由外部侵入熔池的氢和氮。对于大多数金属来说，易于溶解的氢最易在焊缝中形成气孔。氮的惟一来源是空气，如果采取正确防护措施，氮不应是气孔的主要原因。就氢的影响而言，因溶解度变化特性不同，在不同金属中对气孔的影响会有较大差别。

(2)反应型气孔

熔池中除外部入侵的气体氢或氮之外，还会由于冶金反应而生成反应性气体，这类气体主要是CO、H20，均为根本不溶于金属的气体。由于这类反应性气体造成的气孔，称为反应型气孔。焊接时典型的反应性气体为CO，其反应为。这一反应必须是在熔池内部发生时方可促使形成气孔。这类氧化反应的前提条件是熔池金属存在氧化物。所以，为了防止产生气孔必须设法消除这类氧化物，或使之转化为不具氧化能力的其它稳定氧化物。

2．焊缝气孔的防治措施

根本上来说．防止焊缝气孔缺陷的措施在于限制熔池溶入或产生气体以及排除熔池中存在的气体。

2．1消除气体来源

(1)表面清理：工件及焊丝表面的氧化膜或铁锈以及油污等，均可在焊接过程中向熔池提供氢和氧，常是焊缝气孔的重要原因。铁锈可写成，不仅直接提供水分，而成为氢的来源，也可提供

而促使形成CO反应。所以铁锈是气孔的重要影响因素。必须在焊前彻底清除焊件坡31及附近表面的铁锈。焊丝表面不得有锈或油污。对于铁锈一般采用机械砂轮打磨和钢丝刷清理的机械清理方法。

对于有色金属的氧化膜采用化学清洗和机械清理并用的方法。化学清洗分脱脂去油和除去氧化膜。

值得注意的是清洗后到焊接前的间隔时间对气孔的产生也有影响。清洗后最好能及时施焊存，放时间不要超过24小时，最好在清洗后2～3小时以内进行焊接。焊丝清洗后最好放在150～200

℃烘干箱中。随取随用。

大型构件清洗后做不到立即焊接时，临焊接前可用刮刀刮削坡口端面为宜。将坡口下端(根部)刮去一个倒角(成为倒v形小坡口)，对防止根部氧化膜引起的气孔比较有效。

(2)焊接材料防潮与烘干焊条焊剂必须防潮，烘干后放在专用烘干箱或保温筒中保管随，用随取。尤其低氢焊条对吸潮很敏感，吸潮量超过1.4%就会明显产生气孔。

(3)加强防护空气入侵熔池是气孔原因之一．主要是氮的作用。引弧不正常时。不能获得正常保护。低氢焊条收弧时易产生气孔，就是因药皮中造气物质，未能及时分解，以致产生的CO2不足以形成充分的气体保护所致。为了解决这一问题．曾将低氢焊条焊芯端部磨尖，目的是增大电流密度以提高发热量，而加快药皮升温和促使，分解。

不能破坏正常的防护条件。如药皮不得脱落，焊剂或保护气体不能中断给送。破坏了正常保护时焊得的一段焊缝表面看得见气孔，但如随后再覆盖一道正常焊道．则可看到焊缝会是完全蜂窝状．有集群气孔。

气体保护焊时必须防风。焊枪喷嘴前端保护气体的流速一般为2m/s左右所，以，风速如果超过此值，保护气体不能稳定而成为紊流状态。失去保护作用。正常条件下，保护气体的流量也影响保护效果，这与焊丝直径、坡口形状、接头形式、喷嘴形状以及喷嘴距焊件距离等因素有关。保护气体的纯度也须控制。