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1、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
2、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：Fe+COFeO+
3、C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
4、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：2H=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： 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； 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； 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
5、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HH+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
6、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： 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：515L/min；中等规范焊接时通常约为：20L/min；粗丝自动焊时通常为：2550L/min。 喷嘴应畅通无阻，避免飞溅物等堵塞喷嘴。 喷嘴与工件间的距离不应过大， 一般都在 1020mm。 在侧向风较大的场合下施工时应设挡风板。 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。 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。 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。
