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•
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•
