电焊机,1997(4):45～46
・45・
谈焊接气孔的成因、危害和防止
ContributingFactor,HarmfulnessandPreventionofGasCavity
装甲兵技术学校(长春・130117) 崔 岩
ArmouredForceTechnologySchool CuiYan
前言
焊缝中的气孔是焊接缺陷之一,对一般非压力容器构件来说,不认为是重要缺陷,往往被人们所忽视,但气孔会降低焊接接头的机械性能,产生应力集中,严重时会造成脆性破坏,影响产品质量。可是,在钢制结构的焊接中,若在几米或十几米乃至更长的焊缝上,要保证不出一个气孔是很困难的,尤其是焊接大型圆壁容器,几乎是不可能的。关键是分析研究产生气孔的原因和气孔生成的过程,找出规律,从中总结经验教训,设法防止,力争少出或不出大的气孔,确保焊接质量。
下面我们对气孔的成因、产生的规律、气孔的种类与鉴别、危害及防止的办法进行了探讨。
按气孔的形态分,有单个的、成串的;有针状的、蜂窝状的;有圆形的,椭圆形的。
按气孔所处位置分,有表面气孔;有内部气孔;有贯穿性气孔。
按气孔颜色分,有乌黑的;有白亮的。
按气孔的成因分,有氮气孔;有氢气孔;有一氧化碳气孔。
3 气孔产生的规律
影响产生气孔的因素很多,如焊条和焊件合金成份种类与含量、所处季节和作业现场条件、焊条涂料的酸碱度、焊件的清洁度、焊条的烘干温度、焊件的预热温度和焊缝的冷却速度、焊接的手法及熟练程度、引弧方式有无引弧板和收弧板、焊接线能量大小、焊缝所处空间位置、甚至连焊波的厚度、空气的湿度等等因素,对气孔的产生都起着重要作用,初步归纳如下:
(1)如果焊件上有油、水、锈或其他有机物未清理或清除不彻底,则可能产生氢气孔。
(2)焊条未烘干或烘干温度不够或恒温下保温时间不足,可能出现氢气孔。
(3)如果早晨的霜或雾较大,烘干的焊条最易吸潮,可能出现氢气孔。
(4)焊缝清理宽度过窄,或不彻底,焊接电弧高温可能使焊缝周围油漆等有机物燃烧,放出水蒸气或使碳氢化合物分解,浸入保护不好的熔池,可能出现氢气孔或一氧化碳气孔。
(5)雨后突睛、烈日爆晒的夏季空气湿度大,露天作业,可能出现氢气孔。
(6)如果焊接电流过大,使合金元素锰、硅大量烧损,在熔池中脱氧反应,就只能依靠碳元素来完成,(锰、硅是良好的脱氧剂)炭+氧生成一氧化碳,则可能出现一氧化碳气孔。
(7)焊接时,熔池过大,气——渣联合保护不良,空气浸入熔池,易出现氮气孔,横焊比立焊更易出气孔。
(8)使用E5015、E5016等碱性低氢型焊条焊接时,如果采用断弧收尾法,易出现氮气孔。
(,1 气孔的成因
所谓焊接气孔,就是液态焊缝金属在结晶过程中,由于气体的作用所形成的空穴或孔洞。气孔的形成贯穿着金属熔化的全过程,即焊接的热过程、化学冶金过程及结晶相变过程。焊接时,焊件、焊条涂料中的水份,铁锈(含结晶水),空气中的水蒸汽,在电弧高温作用下都能分解出大量的氢气,焊件上的油、油漆等有机物质都是碳氢化合物,在高温作用下,使碳、氢分离,其中碳与氧又可生成一氧化碳。另外,化学冶金过程即渣相、气相和金相三者之间的化学反应,此过程中产生的气体也会趁机而入:先是以分子形式靠近炽热熔滴,分解后,再以原子或离子形式吸附在熔滴上,并随着金属熔滴过渡进入熔池,被高温金属熔解吸收,其温度越高,熔入的气体就越多。随着熔池温度缓慢下降,化学冶金过程接近终了时转入相变结晶过程(相变温度723℃),熔池温度逐渐降低,气体熔解度不断下降,未被溶解的氮和氢开始向外扩散,重新组成分子形式,形成小气泡。这时,如果熔池冷却速度过快,气体来不及从熔池中逸出,留在熔池内的则形成了内气孔,一部分气体在冲破液态金属向外逸的瞬间,如果熔池突然凝固,在焊缝的表面上形成了小“气眼”,就叫它外气孔或称表面气孔。
2 气孔的种类
:
・46・
旦沾在焊条涂料上,易出现氮气孔。
(10)丁字和十字接头,散热快,熔池迅速凝固,溶入的气体不易逸出,出现气孔的可能性大。
(11)烘干的焊条,如无保温筒,易在空气中吸潮,则焊接后可能出现氢气孔。
(12)焊接线能量较小,焊接速度过快,熔池停留时间短,气体来不及逸出,易出现气孔。
(13)逆风向野外作业,由于风大电弧飘移严重,保护不良,可能出现氮气孔。
(14)焊接电流过小,熔渣粘度大,气体外逸时受阻,易在焊缝内产生气孔。
(15)电弧过高,保护不良;电弧过低,电弧吹力大于气体外逸的冲力,气体不易逸出,则可能产生内部气孔。
(16)焊条引弧端,涂料脱落,焊芯裸露部分过长,引弧时无保护,易出现氮气孔。
(17)起头始焊温度低,接头动作迟缓,温度下降,都会加速熔池冷却,气体难逸。
(18)焊条涂料脱落,电弧不稳,保护不良;焊接中,突然断弧,气体侵入,都易出现氮气孔。
(19)使用低氢型焊条,如果极性不对,电弧燃烧不稳,保护不良,易出现氮气孔(应采用直流反接法)。
电焊机,1997(4):45～46
缝用的脏手套和分装焊条的手套必须严格分开,操作者如果手出汗,手套潮湿,最好及时更换。
(5)采用快式划擦引弧法趁热接头,在坡口内引燃电弧,迅速拉至接头处,拉长电弧片刻预热,采用这种引弧法接头的优点是,电弧移动时可顺便将坡口预热,并将引弧端无药皮部分烧掉,留在坡口内部的弧疤,正常焊接时可将其熔化,对焊接质量无影响。
(6)焊接时严禁突然断弧,尤其是收尾,尽量采用回焊收尾法,当弧坑填满后渐渐平稳拉长电弧,使其自然熄灭,或引到坡口面上熄弧,以增加熔池保护时间,不使气体侵入;接头时,用电弧烘烤接头处,提高接头时的始焊温度降低冷却速度,使熔池中的气体有充分时间外逸。
(7)多层焊时,层间清渣动作要快,以免温度下降。(8)条件允许时可设电弧引入板和引出板,可以有效地减少起头和收尾处的气孔。
(9)严禁使用不合格的焊条,如存放时间过长,焊芯已锈蚀;严重偏芯;脱皮变质;沾有污物等等。
(10)严格禁止使用从保温筒落地的焊条。(11)焊条与焊件夹角不要小于70°,如果小于70°,焊条端部呈马蹄形,熔池过大,保护不良,易出气孔。
(12)如果早晨有霜或下雾,太阳出来后空气湿度过大,这个时间不宜焊接。
(13)电流不宜过大,以中规范为宜。
(14)立焊操作时,最好采用连弧短弧焊,既加强了保护,又增加单位线能量,减缓冷却速度。
(15)如果使用碱性焊条,最好选用E5015焊条。因为E5016焊条属于强稳弧型的,涂料中增加红矾钾和纯碱作稳弧剂,易吸潮。
(16)使用碱性低氢型焊条时,采用直流反接,保证电弧稳定燃烧,可以明显减少气孔。
(17)使用酸性焊条时,如果电流过大,焊条变红,说明涂料中起气保护作用的造气剂已氧化失效,应立即停止焊接,更换新焊条。焊接重要容器时,焊条头不宜剩得过短。
总之,防止出现气孔的工艺措施,还可以列举若干条,但核心只有二条:一是设法杜绝有害气体来源,不让气体进入熔池;二是一旦气体进入熔池,就千方百计保证液态金属有足够的高温停留时间,使进入的气体有充分时间外逸。
(本文收稿日期时间:1997年6月)
4 气孔的危害
(1)将降低焊接接头的严密性和塑性。
(2)减小焊缝有效截面而使接头的机械强度下降。(3)如果是焊缝根部气孔和垂直气孔,可能造成应力集中,成为焊缝裂源。
(4)如果制造和修复压力容器,可能因气孔问题,返修次数超标,使容器报废。
5 气孔防止
(1)严禁使用未经烘干或烘干温度不够,保温时间不足的焊条,酸性焊条,用前在150～200℃温度下,烘焙一小时,而碱性低氢型电焊条必须经400～420℃烘干,并保温1.5～2小时。
(2)最好派专人烘干焊条,并带专用干燥清洁的手套取送,以干燥的石棉手套为佳。
(3)烘干的焊条,从烘箱中取出后须立即放在保温筒内,数量不宜过多,随用随取;当天未用完的焊条,单独存放,第二天重新烘干才能使用。
(4)焊工操作时,最好备两付手套,打磨或清理焊
电焊机,1997(4):45～46
・45・
谈焊接气孔的成因、危害和防止
ContributingFactor,HarmfulnessandPreventionofGasCavity
装甲兵技术学校(长春・130117) 崔 岩
ArmouredForceTechnologySchool CuiYan
前言
焊缝中的气孔是焊接缺陷之一,对一般非压力容器构件来说,不认为是重要缺陷,往往被人们所忽视,但气孔会降低焊接接头的机械性能,产生应力集中,严重时会造成脆性破坏,影响产品质量。可是,在钢制结构的焊接中,若在几米或十几米乃至更长的焊缝上,要保证不出一个气孔是很困难的,尤其是焊接大型圆壁容器,几乎是不可能的。关键是分析研究产生气孔的原因和气孔生成的过程,找出规律,从中总结经验教训,设法防止,力争少出或不出大的气孔,确保焊接质量。
下面我们对气孔的成因、产生的规律、气孔的种类与鉴别、危害及防止的办法进行了探讨。
按气孔的形态分,有单个的、成串的;有针状的、蜂窝状的;有圆形的,椭圆形的。
按气孔所处位置分,有表面气孔;有内部气孔;有贯穿性气孔。
按气孔颜色分,有乌黑的;有白亮的。
按气孔的成因分,有氮气孔;有氢气孔;有一氧化碳气孔。
3 气孔产生的规律
影响产生气孔的因素很多,如焊条和焊件合金成份种类与含量、所处季节和作业现场条件、焊条涂料的酸碱度、焊件的清洁度、焊条的烘干温度、焊件的预热温度和焊缝的冷却速度、焊接的手法及熟练程度、引弧方式有无引弧板和收弧板、焊接线能量大小、焊缝所处空间位置、甚至连焊波的厚度、空气的湿度等等因素,对气孔的产生都起着重要作用,初步归纳如下:
(1)如果焊件上有油、水、锈或其他有机物未清理或清除不彻底,则可能产生氢气孔。
(2)焊条未烘干或烘干温度不够或恒温下保温时间不足,可能出现氢气孔。
(3)如果早晨的霜或雾较大,烘干的焊条最易吸潮,可能出现氢气孔。
(4)焊缝清理宽度过窄,或不彻底,焊接电弧高温可能使焊缝周围油漆等有机物燃烧,放出水蒸气或使碳氢化合物分解,浸入保护不好的熔池,可能出现氢气孔或一氧化碳气孔。
(5)雨后突睛、烈日爆晒的夏季空气湿度大,露天作业,可能出现氢气孔。
(6)如果焊接电流过大,使合金元素锰、硅大量烧损,在熔池中脱氧反应,就只能依靠碳元素来完成,(锰、硅是良好的脱氧剂)炭+氧生成一氧化碳,则可能出现一氧化碳气孔。
(7)焊接时,熔池过大,气——渣联合保护不良,空气浸入熔池,易出现氮气孔,横焊比立焊更易出气孔。
(8)使用E5015、E5016等碱性低氢型焊条焊接时,如果采用断弧收尾法,易出现氮气孔。
(,1 气孔的成因
所谓焊接气孔,就是液态焊缝金属在结晶过程中,由于气体的作用所形成的空穴或孔洞。气孔的形成贯穿着金属熔化的全过程,即焊接的热过程、化学冶金过程及结晶相变过程。焊接时,焊件、焊条涂料中的水份,铁锈(含结晶水),空气中的水蒸汽,在电弧高温作用下都能分解出大量的氢气,焊件上的油、油漆等有机物质都是碳氢化合物,在高温作用下,使碳、氢分离,其中碳与氧又可生成一氧化碳。另外,化学冶金过程即渣相、气相和金相三者之间的化学反应,此过程中产生的气体也会趁机而入:先是以分子形式靠近炽热熔滴,分解后,再以原子或离子形式吸附在熔滴上,并随着金属熔滴过渡进入熔池,被高温金属熔解吸收,其温度越高,熔入的气体就越多。随着熔池温度缓慢下降,化学冶金过程接近终了时转入相变结晶过程(相变温度723℃),熔池温度逐渐降低,气体熔解度不断下降,未被溶解的氮和氢开始向外扩散,重新组成分子形式,形成小气泡。这时,如果熔池冷却速度过快,气体来不及从熔池中逸出,留在熔池内的则形成了内气孔,一部分气体在冲破液态金属向外逸的瞬间,如果熔池突然凝固,在焊缝的表面上形成了小“气眼”,就叫它外气孔或称表面气孔。
2 气孔的种类
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旦沾在焊条涂料上,易出现氮气孔。
(10)丁字和十字接头,散热快,熔池迅速凝固,溶入的气体不易逸出,出现气孔的可能性大。
(11)烘干的焊条,如无保温筒,易在空气中吸潮,则焊接后可能出现氢气孔。
(12)焊接线能量较小,焊接速度过快,熔池停留时间短,气体来不及逸出,易出现气孔。
(13)逆风向野外作业,由于风大电弧飘移严重,保护不良,可能出现氮气孔。
(14)焊接电流过小,熔渣粘度大,气体外逸时受阻,易在焊缝内产生气孔。
(15)电弧过高,保护不良;电弧过低,电弧吹力大于气体外逸的冲力,气体不易逸出,则可能产生内部气孔。
(16)焊条引弧端,涂料脱落,焊芯裸露部分过长,引弧时无保护,易出现氮气孔。
(17)起头始焊温度低,接头动作迟缓,温度下降,都会加速熔池冷却,气体难逸。
(18)焊条涂料脱落,电弧不稳,保护不良;焊接中,突然断弧,气体侵入,都易出现氮气孔。
(19)使用低氢型焊条,如果极性不对,电弧燃烧不稳,保护不良,易出现氮气孔(应采用直流反接法)。
电焊机,1997(4):45～46
缝用的脏手套和分装焊条的手套必须严格分开,操作者如果手出汗,手套潮湿,最好及时更换。
(5)采用快式划擦引弧法趁热接头,在坡口内引燃电弧,迅速拉至接头处,拉长电弧片刻预热,采用这种引弧法接头的优点是,电弧移动时可顺便将坡口预热,并将引弧端无药皮部分烧掉,留在坡口内部的弧疤,正常焊接时可将其熔化,对焊接质量无影响。
(6)焊接时严禁突然断弧,尤其是收尾,尽量采用回焊收尾法,当弧坑填满后渐渐平稳拉长电弧,使其自然熄灭,或引到坡口面上熄弧,以增加熔池保护时间,不使气体侵入;接头时,用电弧烘烤接头处,提高接头时的始焊温度降低冷却速度,使熔池中的气体有充分时间外逸。
(7)多层焊时,层间清渣动作要快,以免温度下降。(8)条件允许时可设电弧引入板和引出板,可以有效地减少起头和收尾处的气孔。
(9)严禁使用不合格的焊条,如存放时间过长,焊芯已锈蚀;严重偏芯;脱皮变质;沾有污物等等。
(10)严格禁止使用从保温筒落地的焊条。(11)焊条与焊件夹角不要小于70°,如果小于70°,焊条端部呈马蹄形,熔池过大,保护不良,易出气孔。
(12)如果早晨有霜或下雾,太阳出来后空气湿度过大,这个时间不宜焊接。
(13)电流不宜过大,以中规范为宜。
(14)立焊操作时,最好采用连弧短弧焊,既加强了保护,又增加单位线能量,减缓冷却速度。
(15)如果使用碱性焊条,最好选用E5015焊条。因为E5016焊条属于强稳弧型的,涂料中增加红矾钾和纯碱作稳弧剂,易吸潮。
(16)使用碱性低氢型焊条时,采用直流反接,保证电弧稳定燃烧,可以明显减少气孔。
(17)使用酸性焊条时,如果电流过大,焊条变红,说明涂料中起气保护作用的造气剂已氧化失效,应立即停止焊接,更换新焊条。焊接重要容器时,焊条头不宜剩得过短。
总之,防止出现气孔的工艺措施,还可以列举若干条,但核心只有二条:一是设法杜绝有害气体来源,不让气体进入熔池;二是一旦气体进入熔池,就千方百计保证液态金属有足够的高温停留时间,使进入的气体有充分时间外逸。
(本文收稿日期时间:1997年6月)
4 气孔的危害
(1)将降低焊接接头的严密性和塑性。
(2)减小焊缝有效截面而使接头的机械强度下降。(3)如果是焊缝根部气孔和垂直气孔,可能造成应力集中,成为焊缝裂源。
(4)如果制造和修复压力容器,可能因气孔问题,返修次数超标,使容器报废。
5 气孔防止
(1)严禁使用未经烘干或烘干温度不够,保温时间不足的焊条,酸性焊条,用前在150～200℃温度下,烘焙一小时,而碱性低氢型电焊条必须经400～420℃烘干,并保温1.5～2小时。
(2)最好派专人烘干焊条,并带专用干燥清洁的手套取送,以干燥的石棉手套为佳。
(3)烘干的焊条,从烘箱中取出后须立即放在保温筒内,数量不宜过多,随用随取;当天未用完的焊条,单独存放,第二天重新烘干才能使用。
(4)焊工操作时,最好备两付手套,打磨或清理焊