职业教学中CO2电弧焊的气孔产生原因及防止方法_新闻_

邵鹏

[摘要]随着焊接技术的发展，气体保护焊在焊接领域应用的是越来越广特别是CO2气体保护焊，在我们学院的焊接专业的学生不但学习手工电弧焊，埋弧焊，还学习机器人的焊接，氩弧焊，CO2气体保护电弧焊，今天就着重讲一下职业教学中CO2电弧焊的气孔产生原因及防止方法。实心CO2气保焊是明弧焊接，熔池表面没有熔渣盖覆，CO2气体又有冷却作用，因此熔池凝固较快，气孔来不及逸出。如果焊接材料或焊接工艺处理不当，就会出现CO气孔、氢气孔和氮气孔。那么在教学中就要求学生必须合理的使用焊接参数、使用合格的焊接材料及保护气体、彻底清除焊丝和被焊金属表面上的水、锈、油污和其它杂质等情况下以上问题便可以得到解决。

[摘要]CO2电弧气保焊；CO气孔；氢气孔；氮气孔

中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0021-01

一、CO气孔

在CO2焊接过程中，当焊丝中含脱氧元素不足，焊接过程中就会有较多的FeO溶于熔池金属中，熔池中的C与FeO反应生成 CO气体，当生成的CO气体在熔池金属瞬间冷却时来不及逸出，就形成CO气孔。要防止产生CO气孔，必须选用含足够脱氧元素Mn和Si的焊丝，且严格控制焊丝中的含碳量，抑制C与FeO的氧化反应。如果母材中的含碳量较高时，则在焊接时应选用较大焊接参数，增加熔池停留的时间，以便于CO气体的逸出。

所以在CO2气体保护电弧焊中，只要选择焊丝适当，产生CO气孔的可能性不大。

二、氢气孔

产生氢气孔主要原因是，焊接过程中大量氢气溶入熔池，在结晶过程中没有及时逸出，残留在焊缝金属中形成氢气孔。

氢的主要来源是焊件、焊丝表面的油污，杂质，油漆及铁锈，以及CO2气体中所含的水分。油污为碳氢化合物，铁锈是含结晶水的氧化铁。它们在电弧的高温下都能分解出氢气。氢气在电弧中还会被进一步电离，然后以离子形态很容易溶入熔池。熔池结晶时，由于氢的溶解度陡然下降，析出的氢气如不能排出熔池，则在焊缝金属中形成圆球形的气孔。

要避免氢气孔，就要杜绝氢的来源。我要求学生在焊前必须去除工件及焊丝上的铁锈、油污及其它杂质。比如焊件表面有锈的就在焊件的正反面沿着焊缝边缘向外打磨10-15mm的宽度，露出金属的光泽即可，然后将金属粉末清理干净施焊；如果有油脂，就用酒精、金属洗涤剂等把焊缝表面清洗干净，待干后施焊；如果有杂质用就锉刀，铁刷子，砂布等将杂质清理干净后施焊；如果焊丝有锈的就不能使用，如果焊丝有杂质、异物先用铁刷子清理干净再使用；更重要的是要注意CO2气体中的含水量。这是因为，CO2气体大都是酿酒厂或酒精厂的副产品，不可避免地含有一定的水分或其它含氢物质，同时混合气体中的氩气也常含有水分。如果保护气体中的水分和其它含氢物质的总含量超过一定限度，那么焊缝金属中氢气孔的产生将是必然的。所以CO2气体中的水分常常是引起氢气孔的主要原因，这样在实习教学过程中就要求学生焊前一定检查压力表的干燥功能是否正常，而且还要先把压力表通电10分钟以后在施焊。如果没有干燥功能坚决不能焊接。

CO2气体具有一定的氧化性，可以抑制氢气孔的产生，只要焊前认真的对CO2气体进行干燥处理，去除水分，认真并严格的清除焊丝和工件表面的杂质，这样产生氢气孔的可能性就很小。因而CO2电弧焊是一种公认的低氢焊接方法。

三、氮气孔

在电弧高温的作用下，熔池金属对氮有很大的溶解度。但当熔池温度下降时，氮在液态金属中的溶解度便迅速减小，就会析出大量氮，如果不能及时逸出，便产生氮气孔。氮气孔一般出现在焊缝近表面的部位，呈蜂窝状分布，严重时还会以细小气孔的形式广泛分布在焊缝金属之中。

氮气孔产生的主要原因是保护气层遭到破坏，使大量空气侵入焊接区。造成保护气层破坏的因素有：使用的CO2保护气体纯度过低不符合要求；CO2气体工作流量过小；喷嘴被飞溅物堵塞造成流量过小，还要选用合适的喷嘴直径；喷嘴与工件距离不能过大这样保护效果不好；焊接场地不能有侧向风，也就是说门窗不能都打开；焊枪软管不能有曲折、漏气等。想要避免氮气孔，就必须改善气保护的效果。要选用纯度合格的CO2气体，焊接时必须采用适当的工作气体流量；要检查从气瓶至焊枪的气路是否有漏气、阻塞、曲折现象；如果室外作业要增加室外焊接的防风措施，采用屏风或挡风板保护，如果侧风较大停止室外作业。

有一点要着重强调一下，由于电流和电压调的不匹配或者长时间工作导电嘴和喷嘴上会积累一些飞溅颗粒，如果清理不及时也会阻碍气体的正常喷出，破坏了CO2气体的正常保护，容易生成气孔，解决方法是要及时用刮刀清理飞溅物，并使用防飞溅膏或防飞溅油防止飞溅阻塞保证气体正常保护，并且还要及时更换导电嘴确保焊接质量。还有人为的拉长电弧，也就是干伸长过长导致保护气流产生飘移、流散，没有很好的保护焊接区域使得外界空气进入电弧区，这样产生其他气孔的机遇也比较大。如：氮气孔、氢气孔。干伸长为所用焊丝直径的10倍。

四、CO2气体保护焊的气体是产生气孔的一个主要问题

1、合金元素的氧化

保护气体中的水分和其它物质的含量必须按相关标准要求被控制在一定的范围内，那么CO2气体保护焊和富氩混合气体（80%Ar+20% CO2）保护焊焊缝金属中一般都会产生气孔。这是因为CO2气体在电弧高温作用下将发生分解反应（CO2=CO+O），使电弧具有较强的氧化性。其中CO在焊接条件下不溶于焊缝金属，也不与金属发生任何反应，而原子状态的氧使铁、锰、硅等焊缝有用合金元素大量氧化并烧损，降低焊缝的力学性能。同时溶入金属的FeO与C元素作用产生的CO，焊缝金属对CO的溶解度又很低，一方面使熔滴和熔池金属发生爆破，产生了大量的飞溅；另一方面生成的CO在熔池金属结晶完了时如果没有从熔池中及时的跑出来，则在焊缝中就形成气孔。

2、脱氧

既然产生了大量的原子状态氧，并且对焊缝还有一定的影响，那么就得采用具有足够脱氧元素的焊丝。常用的脱氧元素是锰、硅、铝、钛等，但是对于低碳钢和低合金钢的焊接时，主要采用的是锰、硅联合脱氧的方法，因为硅和锰与氧以后反应生成MnO和SiO2能形成复合物浮出熔池，这样就形成一层很薄的渣壳覆盖在焊缝的表面。

五、总之焊缝产生气孔的原因及方法如下：

（1）焊接参数或焊接材料选择不当。

（2）焊丝和被焊金属坡口表面上的铁锈、油污或其它杂质。

（3）干伸长过长，焊接区域没有得到充分的保护。

（4）焊丝质量不合格，保护气体纯度不够。

（5）操作方法不准确和气体加热干燥器不能正常工作。

解决方法

（1）选择合理焊接参数，电流和电压要匹配恰当，在不影响产品质量的情况下，焊接电流的大小我认为因人而定，根据个人的生产经验和使用习惯而调整，尽量不要和别人用同样的规范。

（2）彻底清除填充金属和被焊金属表面上的水、锈、油污和其它杂质。

（3）控制好焊丝的干伸长度，是使用焊丝直径的10倍，因为过长以后保护气体在流动过程中不能形成很好的保护罩。焊枪喷嘴和导电嘴要及时清理和更换。