最新CO2气体保护焊产生气孔的原因及补焊措施.docx

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最新CO2气体保护焊产生气孔的原因及补焊措施

CO2气体保护焊产生气孔的原因及补焊措施

 CO2气体保护焊产生气孔的原因及补焊措施

摘要

二氧化碳气体保护焊是以活性气体CO2作为保护气体，以焊丝作为电极和填充材料的熔化极半自动电弧焊。

它与手工电弧焊相比具有生产效率高、焊接变形小、质量好等优点，是电焊操作者优先选择的焊接方法。

但如果对电流、电压的选择不当也容易产生焊缝缺陷．特别是容易在焊缝是产生气孔。

对此，在实际操作中，应该正确应用CO2气体保护焊，以提高焊接质量，并在发现气孔后应及时将不良焊缝清除后重新补焊。

关键词：

气孔焊丝  二氧化碳气体保护焊 CO2气体保护焊补焊  焊缝缺陷

Abstract

CarbondioxidegasweldingisactivegasCO2asashieldinggastowireastheelectrodeandthemeltingpolarsemi-automaticfillerarc.Itiscomparedwiththemanualmetalarcweldinghashighefficiency,weldingdistortion,andgoodquality,ispreferredoperatorweldingweldingmethod.Butifonthecurrentandvoltageoptionsarealsopronetoimproperwelddefects.Particularlyeasytoproduceporosityintheweldis.This,inpractice,shouldbethecorrectapplicationofCO2gasshieldedwelding,toimprovethequalityofwelding,andafterthediscoveryofholesshouldberemovedpromptlyafterthere-repairweldingseambad.

KEYWORDS:

 airhole   weldingwire   Carbondioxidegaswelding          CO2gasshieldedweldingrepairwelding   welddefect

1 绪论

   二氧化碳气体保护焊是以活性气体CO2作为保护气体，以焊丝作为电极和填充材料的熔化极半自动电瓶焊。

它与手工电弧焊相比具有生产效率高、焊接变形小、质量好等优点。

是电焊操作者优先选择的焊接方法。

但如果对电流、电压的选择不当也容易产生焊缝缺陷，特别是容易在焊缝是产生气孔。

对此，在世纪操作中，应该正确应用CO2气体保护焊，以提高焊接质量，并在发现气体后应及时将不良焊缝清楚后重新补焊。

2CO2保护焊气孔的分布特征：

气孔的分布特征往往与生成的原因和条件密切相关。

从所在的位置看，有的在表面，有的在焊缝的内部或根部。

也有的贯穿整个焊缝。

从分布状态看，有单个气孔，有密集的多个气孔，还有沿焊缝纵向呈链状分布的气孔。

3、气孔的形成过程：

虽然不同的气体所形成的气孔不仅在外观与分布上各有特点，而且产生的冶金与工艺因素也不尽相同。

但任何气体在熔池中形成气泡都是在液相中形成气相的过程，即服从于新相形成的一般规律。

也由形核与长大两个基本过程组成。

3.1气孔形成的全过程

熔池中吸收了较多的气体而达到饱和状态——气体在一定条件下聚集形核——气泡核心长大为具有一定尺寸的气泡——气泡上浮受阻残留在凝固后的焊缝中而形成气孔。

可见，气孔的形成由气体表内液态金属吸收、气泡形核、长大、浮出等几个环节共同作用的结果。

每个环节都有各自的影响的影响因素。

3.2各过程的影响因素

液态金属中过饱和气体（或不能溶解的气体）的存在，是气体形核与长大的物质基础。

焊接时熔池中由获得形成气泡的所需气体的充分条件。

同时，熔池中饱和程度越大，气体从溶解状态析出所需要的能量越小。

气体长大所需要两个条件：

一是气体的内压足以克服其所受的外压。

二是长大要有足够的速度，以保证在熔池凝固前达到一定的宏观尺寸

气体上浮由两个过程组成，首先气泡必须脱离所依附的形成表面，其难易程度与气泡和表面的接触情况有关。

气泡上浮速度速度与下列因素有关：

气孔半径、液态金属的密度，液态金属的粘度

4CO2保护焊产生的气孔的种类及预防措施

 CO2气体保护焊时，由于熔池表面没有熔渣盖覆，CO2气流又有冷却作用，因而熔池凝固比较快。

如果焊接材料或焊接工艺处理不当，可能会出现CO气孔、氮气孔和氢气孔。

4.1CO气孔的产生即预防措施

CO主要是FeO、O2或其他氧化物与C作用的产物

C+O=CO

FeO+C=CO+Fe

MnO+C=CO+Mn

SiO2+2C=2CO+SiO

在CO2焊接过程中，当焊丝金属中含脱氧元素不足时，焊接过程中就会有较多的溶于熔池金属中，熔池中的C与FeO反应生成CO气体，当熔池金属凝固过快时，生成的CO气体来不及逸出，从而形成CO气孔。

这类气孔通常出现在焊缝的根部或近表面的部位，且多呈针尖状。

要防止产生CO气孔，必须选用含足够脱氧剂的焊丝，且焊丝中的含碳量要低，抑制C与FeO的氧化反应。

如果母材的含碳量较高，则在工艺上应选用较大线能量的焊接参数，增加熔池停留的时间，以利于CO气体的逸出。

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碳量，就可以抑制上述的还原反应，有效地防止CO气孔的产生。

所以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。

4.2氢气孔的产生即预防措施

氢气孔产生的主要原因是，熔池在高温时溶入了大量氢气，在结晶过程中又不能充分排出，留在焊缝金属中成为气孔。

氢的来源是工件、焊丝表面的油污及铁锈，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H2气孔，就要杜绝氢的来源。

焊前应去除工件及焊丝上的铁锈、油污及其它杂质，更重要的要注意CO2气体中的含水量。

因为CO2气体中的水分常常是引起氢气孔的主要原因。

CO2气体具有氧化性，可以抑制氢气孔的产生，只要焊前对CO2气体进行干燥处理，去除水分，清除焊丝和工件表面的杂质，产生氢气孔的可能性很小。

因而CO2电弧焊是一种公认的低氢焊接方法。

4.3氮气孔的产生及预防措施

在电弧高温下。

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，若未能逸出熔池，便生成氮气孔。

氮气孔常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。

这种细小气孔往往在金相检验中才能被发现，或者在水压试验时被扩大成渗透性缺陷而表露出来。

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保护气体纯度不合要求；CO2气体流量过小；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工件距离过大及焊接场地有侧向风等。

要避免氮气孔，必须改善气保护效果。

要选用纯度合格的CO2气体，焊接时采用适当的气体流量参数；要检验从气瓶至焊枪的气路是否有漏气或阻塞要增加室外焊接的防风措施。

此外，在野外施工中最好选用含有固氮元素（如Ti、Al）的焊丝。

5、CO2保护焊产生各种气孔的主要原因

CO2气体保护焊会发生很强烈的氧化还原化学反应，所以飞溅比较大，损失热量多，只要那一个环节没有控制好，就容易出气孔,出气孔的主要原因如下：

    1、焊缝没清理干净，存在油污，水，锈等等；

    2、焊接时没注意防风；

    3、气管漏气（漏气在焊接时会形成射吸，把周围空气吸进来）；

   4、焊接时焊摆过宽；

    5、焊丝干伸长过大；

    6、喷嘴飞溅堵赛,变形严重；

    7、焊丝质量问题；

8、气体流量太小，气流挺度小产生气孔；

    9、气体不纯；，

    10、导电杆烧穿（没装陶瓷气赛烧穿后会造成喷嘴一边气大一边气小）；

    11、送丝小车的电磁阀损坏或者堵塞，导致刚开始焊接时有气，但是气体流量越来越小，直至停止送气；

    13、气体流量过大也会产生紊流，吸入空气，导致气孔；

    14、焊道间隙过大，保护气覆盖范围不足也会产生气孔；               

    15、焊枪（OTC）尾部密封圈失效，产生气孔；

    16、管道输送气体，长时间不用，气包中第一包气没有放出，产生气孔；

    17、使用不规范的自制绝缘套，长时间使用绝缘套在喷嘴内燃烧，使CO2气体分解，产生气孔；

    18、喷嘴歪斜安装，导电咀不在喷嘴中心，即焊丝熔滴不在保护气氛围中心，怎么焊都出气孔；

    19气体管线不应存在较大的泄漏，较大的泄漏会使气体管线渗入少量空气。

   20、分流器小孔加工角度不标准，导致保护气在喷嘴内形成紊流，产生气孔；

6、CO2保护焊气孔的危害

气孔作为焊缝中的一种缺陷，主要危害有：

在气孔区容易产生冷裂纹和疲劳裂纹、延迟裂纹等再生缺陷，能使焊缝的屈服强度和抗拉强度减弱。

7、CO2保护焊产生气孔的补焊措施

针对上述情况，要求操作者在补焊时除正确的选择焊接工艺参数外，还应注意喷嘴要保持一定的干伸长度以及在应当注意焊枪角度，具体如下：

7.1正确地选择焊接工艺参数

7.7.1焊接电流与电弧电压

电弧电压是焊接参数中关键的一个,其大小决定了电弧的长短及熔滴的过渡形式,对飞溅有很大的影响。

在一定的焊丝直径和焊接电流下,若电弧电压偏高,焊丝的熔化速度增大,电弧长度增加,会使熔滴无法正常过渡,而成大颗粒飞出,飞溅增多;若电弧电压偏低,电弧引燃困难，焊丝熔化速度减小,电弧长度变短,焊丝扎入熔池,同样会造成飞溅大和焊缝成形不良。

若焊接电流和电弧电压最佳匹配时,熔滴过渡频度高,飞溅最小,焊缝成形美观。

表1为三种不同直径焊丝典型的短路过渡焊接工艺参数，此时焊接飞溅最小。

表1不同直径焊丝短路过渡焊接工艺参数

7.7.2焊枪角度

1、平焊时焊枪角度：

一般是焊枪与焊缝的平面夹角应保持在65°左右，焊接时运行要平稳，焊枪不能忽高忽低，忽快忽慢，如果补焊场地锋利过大时应用薄钢板挡在风的上风口，最好是用厚2mm，宽200mm薄钢板弯成一个U型框架放在补焊区旁边，因为U型框架可以挡住来自几个方向的风避免对焊接区干扰，而且又可以防止弧光不伤害周围工作人员的眼睛。

2、横焊时焊枪角度：

焊枪与母材应保持在45°的夹角范围，横焊时运行速度不易过快，焊枪摆动幅度不宜太大，一般宽度在10~15mm之间，如果遇到周围风力大时，可用钢板或者钢板做的U型框架放在补焊区旁边来挡风，但是在放钢板时不能阻挡补焊者自己的视线及影响焊枪的摆动。

3、立焊时焊枪角度：

焊枪与母材焊缝的夹角为15°左右，焊接电流不易过大，一般比平焊小20%左右。

立焊时由于受焊部位下面上升气流的影响，在补焊时CO2流量可以适当加上一点（因情况而定），因为立焊的位置离地面越高，上升气流就越大，如果遇到这种情况时可以在焊补抢下面垫一块200mm的薄钢板就可以有效阻挡上升气流对焊补区的影响。

4、焊补区域空气流动快慢直接影响焊补的质量，使用CO2气体保护焊时，严禁风扇对着焊补区域吹风。

7.2正确的现场操作方法

由于长时间焊接，飞溅物会把焊枪喷嘴堵塞，使CO2气体流量减少，保护性能变差，容易产生氮气孔。

这时应及时清除飞溅物。

喷嘴长时间使用逐渐变形变小，使保护范围变小，也易产生气孔。

发现这种情况时，应及时更换新的喷嘴才能进行补焊工作。

当焊接全部结束后，应关掉焊机开关和CO2阀门，防止加热表长时间待热烧坏发热丝。

结 论

 CO2气体保护焊产生气孔的主要原因是母材焊接表面的清洁度（油、氧化物）、CO2气体流量过小，不足以保护焊接区；气体中的水分太多，影响纯度;喷嘴与工件间的距离过大，空气容易侵入；喷嘴内壁飞溅物附着过多，影响保护效果；操作场地有风，破坏了保护气帘等。

补焊措施除了要选择正确的焊接工艺参数、保障焊接设备的良好性外，还应当保证焊丝的质量、CO2气体的纯度，选择正确的焊接角度等

致 谢

感谢公司里的一些师傅给与的经验知识，书本上的理论知识和生产实践中有很大的差别。

没有公司里师傅们给与的经验教导，我就不会有这么多在生产实践中的材料信息，可能写出来的会与实际偏离很远，也很感谢我的论文指导老师沈老师，很感谢她能够不厌其烦对我的论文中出现的知识点和论文格式错误给于多次的改正，让我的论文研究的更加深入，内容更假的丰富，格式更加的标准化。

参考文献

1．王燕;乐欢欢;付建科;吴敏;秦东升.CO_2气体保护焊焊接飞溅收集方案比较研究.三峡大学学报（自然科学版）,2007 

2．王德军.CO_2气体保护焊在焊接工艺的应用浅析.中国科技财富,2009

3.聂桂兰,崔学民.CO_2气体保护焊在管桩施工中的应用[J].中国高新技术企业,2009,（12）.

4．魏建锁.减少CO_2气体保护焊飞溅的方法[J].水利电力机械,2006

5.朱成华,许先果,姚宗湘.CO_2气体保护焊熔滴短路过渡特性的研究现状与展望[J].电焊机,2004,（12）

6.霍恭明.CO_2焊产生飞溅的原因及控制措施.山西建筑,2008 

7.英若采.熔焊原理及金属材料焊接四川省机械工业学校机械工业出版社，2005

气孔产生原因:

焊件接头处有油、锈、污垢,焊条未烘干或烘干不够,焊芯偏心,操作技术不良.防止措施:

烘干焊条，将油、锈、污垢清理干净,可适当增大电流,降低焊速,控制熔池的大小在焊条直径的三倍以下,选用合格的焊条,碱性焊条电弧尽量低，酸性焊条在引弧、收弧时可适当拉长

手工电弧焊焊接产生气孔跟踪分析报告

轻钢装配车间张运平反馈，

员工在使用焊条电弧焊装配及修补时，

经常出现

气孔，现就反映的问题进行跟踪分析并提供解决措施：

一、手工电弧焊焊接产生气孔的原因：

（1）焊条未经过烘干，便进行焊接。

且焊条拆开后焊条要一段时间才能用完，造成焊条潮湿。

（2）焊条及待焊处母材表面的水分、油污、氧化物尤其是铁锈焊接高温作用下分解出气体。

（3）焊接速度太快。

4）电流过大，易产生气孔。

手工电弧焊

手工电弧焊属于焊接方法中熔化焊的一种，是将两个分离的金属，在接头处局部加热或加压，或者加热时同时又加压、熔化、冷却后凝固成一个牢固的整体。

它是利用电弧热局部熔化焊件和焊条以形成焊缝的一种手工操作焊接方法。

电焊机是手工电弧焊的主要设备，是产生焊接电弧的电源，常用的电焊机有交流弧焊机和直流弧焊机两类。

∙手工电弧焊的设备及工具

∙手工电弧焊的工艺流程

∙手工电弧焊的焊接

∙手工电弧焊的应用

∙手工电弧焊的缺陷

∙手工电弧焊的安全注意

∙手工电弧焊的设备及工具

o手工电弧焊时的工具有：

夹持的焊钳；保护眼睛、皮肤免于灼伤的电弧手套和面罩；清除焊缝表面及渣壳的清渣锤和钢丝刷等。

手工电弧焊的主要设备有弧焊机，按其供给的焊接电流种类的不同可分为交流弧焊机和直流弧焊机两类。

1.交流弧焊机

交流弧焊机供给焊接时的电流是交流电，是一种特殊的降压变压器，它具有结构简单、价格便宜、使用可靠、工作噪声小、维护方便等优点，所以焊接时常用交流弧焊机，它的主要缺点是焊接时电弧不够稳定。

2.直流弧焊机

直流弧焊机供给焊接时的电流为直流电。

它具有电弧稳定、引弧容易、焊接质量较好的优点，但是直流弧焊发电机结构复杂、噪声大、成本高、维修困难。

在焊接质量要求高或焊接2mm以下薄钢件、有色金属、铸铁和特殊钢件时，宜用直流弧焊机。

∙手工电弧焊的工艺流程

o1、拼装

2、焊接

3、校正

4、二次下料

5、制孔

6、装焊其它零件

7、校正

8、打磨

9、打砂

10、油漆

11、搬运

12、贮存

13、运输

∙手工电弧焊的焊接

o一、焊前准备

1、根据施焊结构钢材的强度等级，各种接头型式选择相反强度等给牌号焊条和合适焊条直径。

2、当施工环境温度低于零度，或钢材的碳当量大于0·41%及结构刚性过大，构件较厚时应采用焊前预热措施，预热温度为80℃～l00℃，预热范围为板厚的5倍，但不小于100毫米。

3、工件厚度大于6毫米对接焊时，为确保焊透强度，在板材的对接边沿应开切V型或X型坡口，坡口角度а为60°。

钝边P=0～1毫米，装配间隙б=0～1毫米；当板厚差4毫米≥4毫米时，应对较厚板材的对接边缘进行削斜处理，如图：

4、焊条烘培：

酸性药皮类型焊条焊前烘焙150℃×2保温2小时；碱性药皮类焊条焊前必须进行300～350℃×2烘焙。

并保温川、时才能使用。

5、焊前接头清洁要求，在坡口或焊接处两侧30毫米范围内影响焊缝质量的毛刺、油污、水、锈脏物，氧化皮必须清洁干净。

6、在板缝两端如余量小于50毫米时，焊前两端应加引弧、熄弧板，其规格不小50×50毫米。

二、焊接材料的选用

]、首先应考虑母材强度等级与焊条强度等级相匹配和不同药皮类型焊条的使用特性。

2、考虑物件工作条件，几承受动载荷、高应力或形状复杂，刚性较大，应选用抗裂性能和冲击韧性好的低氢型焊条。

3、在满足使用性能和操作性能的前提下，应适当选用规格大效率高的铁粉焊条，以提高焊接生产效率。

三、焊接规范

l、应根据板厚选择焊条直径，确定焊接电流

如表：

板厚（毫米）　　焊条直径（毫米）　　焊接电流（安培）　　备注

3　　2.5　　80～90　　不开坡口

8　　3.2　　110～150　　开V型坡口

16　　4.0　　160～180　　开X型坡口

20　　4.0　　180～200　　开X型坡口

该电流为平焊位置焊接、立、横、仰焊时焊接电流应降低10～15%；＞16毫米板厚焊接底层选Φ3.2mm焊条，角焊焊接电流应比对接焊焊接电流稍大。

2、为使对接焊缝焊透，其底层焊接应选用比其他层焊接的焊条直径较小。

3、厚件焊接，应严格控制层间温度，各层焊缝不宜过宽，应考虑多道多层焊接。

4、对接焊缝正面焊接后，反面使用碳气刨扣槽，并进行封底焊接。

四、焊接程序:

l、焊接板缝，有纵横交叉的焊缝，应先焊端接缝后焊边接缝。

2、焊缝长度超过1米以上，应采用分中对称焊法或逐步码焊法。

3、结构上对接焊缝与角接焊缝同时存在时，应先焊板的对接焊缝，后焊物架的对接焊缝。

最后焊物架与板的角焊缝。

4、凡对称物件应从中央向前尾方向开始焊接，并左、右方向对称进行。

5、构物件上平、立角焊同时存在时，应先焊立角焊后焊平角焊，先焊短焊缝，后焊长焊缝。

6、一切吊运\"马\"部应用低氢焊条，焊后必须及时打渣，认真检查焊脚尺寸要求，用四周焊缝包角。

7、部件焊缝质量不好应在部件上进行反修处理合格，不得留在整体安装焊接时进行。

五、操作要点

1、焊接重要结构时使用低氢型焊条，必须经300-350℃2小时烘干，一次领用不超过4小时用量，并应装在保温筒内，其他焊条也应放在焊条箱妥善保管。

2、根据焊条的直径和型号，焊接位置等调试焊接电流和选择极性。

3、在保证接头不致爆裂的前提下，根部焊道应尽可能薄。

4、多层焊接时，下一层焊开始前应将上层焊缝的药皮、飞溅等表除干净，多层焊每层焊缝厚度不超过3～4毫米。

5、焊前工件有预热要求时，多层多道焊应尽可能连续完成，保证层间温度不低于最低预热温度。

6、多层焊起弧接头应相互错开30～40毫米，“T”和“一”字缝交叉处50毫米范围内不准起弧和熄弧。

7、低氢型焊条应采用短弧焊进行焊接，选择直流反极性接法。

六、焊缝质量要求

1、重要结构对接焊缝按设计规定技术要求进行一定数量的X光片或超声波焊缝内部检查，并按设计规定级别评定。

2、外表焊缝检查，所有结构焊应全部进行检查，其焊缝外表质量要求：

1）　　焊缝直线度，任何部位在≤100毫米内直线度应≤2毫米。

2）　　焊缝过渡光顺，不能突变＜90°过渡角度。

3）　　焊缝高低差，在长度25毫米，其高低差应≤1.5毫米。

4）　　角焊缝K值公差。

当构件厚度≤4毫米时0.9KO≤K≤KO+1；当物件厚度＞4毫米时，0.9KO≤K≤KO+2。

（KO为设计焊脚尺寸）

5）　　焊缝咬边。

当板

6）　　厚≤6毫米d≤0.3毫米，局部d部＜0.5毫米；当厚度＞6毫米时d≤0.5毫米。

（d为咬边深度）

7）　　焊缝不允计低于工件表面及裂缝不熔合为缺陷存在。

8）　　多道焊缝表面堆叠相交处下凹深度应≤1毫米。

9）　　全部焊接缺陷允许进行修补，修补后应打磨光顺。

10）　　部件结构材质为铸钢件时，焊后必须经550℃退火处理，以消除应力。

3、焊接构件允许进行火工校正。

∙手工电弧焊的应用

o手工电弧焊的应用虽因气体保护电弧焊和其他高效焊接方法的发展而有所减少，但仍然是各个工业部门常用的焊接方法，用于多品种、小批量的焊接件最为经济，在许多安装焊接和修补焊接中还不能为其他焊接方法所取代。

但焊工的操作技术水平对手工电弧焊质量影响很大，因此焊工必须接受严格培训，方能从事此种焊接工作。

∙手工电弧焊的缺陷

o1.气孔：

焊件表面焊前清理不良，药皮受潮，焊接电流过小或焊接速度过快，使气体来不及逸出熔池。

2.咬边：

焊接电流过大、电弧过长、运条方法不当等会形成咬边。

3.夹渣：

接头清理不良、焊接电流过小，运条不适和多层焊时前道焊缝的熔渣未清除干净等易产生夹渣。

4.未焊透：

焊接电流过小，焊接速度太快、坡口角度太小或装配间隙太小、电弧过长等易形成未焊透。

5.裂缝：

不正确的预热和冷却，不合理的焊接工艺（如焊接次序）、钢的含硫量过高、气孔与夹渣的诱发等均会形成裂缝。

∙手工电弧焊的安全注意

o1.防止触电：

弧焊机外壳应接地，焊把与焊钳间应绝缘良好。

2.避免弧光烧伤：

电弧中较强的紫外线与红外线对人体有害，操作者应穿好工作服，戴好面罩和手套后方可施焊。

3.防止烫伤：

焊件在焊后必须用钳子夹持，应注意敲渣方向，避免熔渣烫伤。

4.注意通风：

施焊场地要通风良好，防止或减少焊接时从焊条药皮中分解出来的有害气体。

5.保护焊机：

焊钳切不可放置在工作台上、停止焊接时，应关闭电源。