/氣孔的主要危害

/氣孔屬于體積型缺陷，對(duì)焊縫的性能影響很大：（1）導(dǎo)致焊接接頭力學(xué)性能降低氣孔的存在會(huì)降低焊縫的承載能力。因?yàn)闅饪渍紦?jù)了焊縫金屬一定的體積，使焊縫的有效工作截面積減小，降低了焊縫的力學(xué)性能，使焊縫的塑性特別是沖擊韌性降低很多。（2）誘發(fā)焊接裂紋的產(chǎn)生如果氣孔穿透焊縫表面，特別是穿透接觸介質(zhì)的焊縫表面，介質(zhì)存在于孔穴內(nèi)，當(dāng)介質(zhì)有腐蝕性時(shí)，將形成集中腐蝕，孔穴逐漸變深、變大，以致腐蝕穿孔而泄漏，從而破壞了焊縫的致密性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起整個(gè)金屬結(jié)構(gòu)的破壞。如果是焊縫根部氣孔和垂直氣孔，可能造成應(yīng)力集中，成為焊縫開裂源。（3）影響焊縫的疲勞性能在交變應(yīng)力的作用下，氣孔對(duì)焊縫的疲勞強(qiáng)度影響顯著。但如果氣孔沒有尖銳的邊緣，一般認(rèn)為不屬于危害性缺陷，并允許有限度地在焊縫中存在。但按照規(guī)范中的規(guī)定進(jìn)行評(píng)定，超過規(guī)范要求時(shí)必須進(jìn)行返修處理。01氣孔類型/

析出型氣孔/析出型氣孔是因氣體在液、固態(tài)金屬中的溶解度不同，液態(tài)金屬結(jié)品時(shí)過飽和狀態(tài)的氣體析出所形成的氣孔，這類氣孔是由外部侵入熔池的氫和氮引起的。（1）氫氣孔

氫氣孔是因氫氣在液、固金屬中的溶解度差(從液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)時(shí)，氫的溶解度從（32mL/100g急劇降至10mL/100g）造成過飽和狀態(tài)的氣體析出所形成的氣孔。對(duì)低碳鋼和低合金鋼焊接而言，在大多數(shù)情況下，氫氣孔出現(xiàn)在焊縫的表面上，氣孔的斷面形狀如同螺釘狀，在焊縫的表面上呈喇叭口形，氣孔的四周有光滑的內(nèi)壁。有時(shí)，這類氣孔也會(huì)出現(xiàn)在焊縫的內(nèi)部，如焊條藥皮中含有較多的結(jié)晶水，使焊縫中的含氫量過高，或在焊接鋁、鎂合金時(shí)，析出的氣體在凝固時(shí)來不及上浮而殘存在焊縫內(nèi)部，形成氣孔。（2）氮?dú)饪灼錂C(jī)理與氫氣孔相似，氮?dú)饪滓捕喑霈F(xiàn)在焊縫表面，但多數(shù)情況下是成堆出現(xiàn)的，與蜂窩相似。氮的來源，主要是由于保護(hù)不好，有較多的空氣侵入焊接區(qū)所致。/

反應(yīng)型氣孔/熔池中由于冶金反應(yīng)產(chǎn)生不溶于液態(tài)金屬的CO及H2O而產(chǎn)生的氣孔稱為反應(yīng)性氣孔。（1）一氧化碳?xì)饪滓谎趸細(xì)饪资且蛉鄢刂幸苯鸱磻?yīng)產(chǎn)生了不溶于液態(tài)金屬的一氧化碳?xì)怏w，在結(jié)晶過程中來不及逸出而殘留在焊縫內(nèi)部形成的。在焊接碳鋼時(shí)，當(dāng)液態(tài)金屬中的碳含量較高而脫氧不足時(shí)會(huì)通過冶金反應(yīng)生成CO，由于CO不溶于金屬，在高溫時(shí)生成的CO會(huì)以氣泡的形式從液態(tài)金屬中高速逸出，形成飛濺，不會(huì)形成氣孔。當(dāng)熔池開始結(jié)晶時(shí)，發(fā)生合金元素的偏析，對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼來說，熔池中的氧化物和碳的濃度在熔池尾部偏高，有利于冶金反應(yīng)的進(jìn)行，使冷卻過程中產(chǎn)生的CO氣體增多。隨著結(jié)晶過程的進(jìn)行，熔池溫度降低，熔池金屬的黏度不斷增大，此時(shí)產(chǎn)生的CO不易逸出。特別是在枝狀晶凹陷處產(chǎn)生的CO，更不容易逸出而形成CO氣孔。由于CO氣孔是在結(jié)晶過程中產(chǎn)生的，氣孔沿結(jié)晶方向分布，并呈條蟲狀。（2）水蒸氣氣孔水蒸氣氣孔是焊接銅、鎳時(shí)，銅的氧化物和鎳的氧化物與溶解于金屬中的氫反應(yīng)生成水蒸氣而未及時(shí)逸出造成的。焊接銅時(shí)形成的Cu2O與溶解于銅中的氫產(chǎn)生反應(yīng)，形成不溶于液態(tài)銅的水蒸氣，是焊接銅時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。焊接鎳時(shí)與銅類似。02形成因素冶金因素的影響（1）熔渣氧化性的影響熔渣氧化物的大小對(duì)焊縫是否產(chǎn)生氣孔具有很重要的影響，無論是酸性焊條還是堿性焊條焊縫，當(dāng)熔渣的氧化性增大時(shí)，由CO引起氣孔的傾向是增加的，而氫氣孔的傾向是降低的;相反，當(dāng)熔渣的氧化性減小時(shí)，氫氣孔的傾向增加，而CO氣孔的傾向降低。（2）焊條藥皮和焊劑的影響一般酸性焊條藥皮中存在的較強(qiáng)氧化物（如SiO2、MnO、FeO、MgO）與氫化合生產(chǎn)穩(wěn)定的不溶于液體金屬的OH（穩(wěn)定性稍低于HF），占據(jù)氫而達(dá)到去氫的目的；堿性焊條藥皮中含有很多的碳酸鹽，它們受熱分解析出CO2可通過反應(yīng)生成OH去氫，但CO2的氧化性較強(qiáng)，如還原不足時(shí)，有可能產(chǎn)生CO氣孔。一般堿性焊條和高錳高硅焊劑（如HJ431）中含有螢石，焊接時(shí)反應(yīng)生成HF，HF是一種穩(wěn)定的氣體化合物，可以有效地降低氣孔的傾向。CaF2對(duì)防止氫氣孔很有效，但是，焊條藥皮中含有較多的CaF2時(shí)，一方面影響電弧的穩(wěn)定性，另一方面也會(huì)產(chǎn)生可溶性氟化物(KF和NaF)，影響焊工的健康。（3）鐵銹及水分的影響母材表面的氧化皮、鐵銹、水分、油污以及焊接材料中的水分，都是導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生的原因，尤以母材表面的鐵銹影響最大。鐵銹一方面對(duì)熔池金屬有氧化作用，另一方面又析出大量的氫。由于增加了氧化作用，在結(jié)晶時(shí)就會(huì)促使生成CO氣孔，鐵銹中的結(jié)晶水在高溫時(shí)分解出氫氣，溶入熔池金屬后，增加了生成氫氣孔的傾向。焊條受潮或烘干不足而殘存的水分，會(huì)增加產(chǎn)生氣孔的傾向。工藝因素的影響（1）焊接工藝參數(shù)的影響焊接電流增大，雖能延長(zhǎng)熔池存在時(shí)間，但使熔滴變細(xì)，比表面積增大，熔滴吸收的氣體較多，反而增加了氣孔的傾向。使用不銹鋼焊條時(shí)，當(dāng)焊接電流增大時(shí)，焊芯的電阻熱增大，會(huì)使藥皮中的一些組成物（如碳酸鹽）提前分解，保護(hù)效果變差，因而也增加了氣孔的傾向。電弧電壓增大，弧長(zhǎng)增大，熔滴過渡的路徑增大，保護(hù)效果變差，易使空氣中的氮侵人熔池，使焊縫出現(xiàn)氮?dú)饪?。特別是焊條電弧焊和自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊對(duì)這方面影響最為敏感焊接速度過大，熔池的結(jié)晶速度加快，易使氣泡的逸出速度小于結(jié)晶速度，使氣泡殘留在焊縫中而形成氣孔。（2）電流種類和極性的影響電流種類和極性對(duì)焊縫產(chǎn)生氣孔的敏感性有影響。實(shí)踐證明，在使用未經(jīng)烘干的焊條焊接時(shí)，采用交流電源容易產(chǎn)生氣孔；采用直流正接，氣孔較少；采用直流反接，氫氣孔最少。所以，堿性低氫鈉型焊條焊接時(shí)必須采用直流反接。（3）工藝操作方面的影響①焊前沒有仔細(xì)清理焊絲及母材坡口表面以及焊縫兩側(cè)20~30mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污等，②對(duì)所用焊條、焊劑未嚴(yán)格按規(guī)定烘干，烘干后放置時(shí)間過長(zhǎng)。③焊接工藝不合理，如焊接電流、電弧電壓、焊接速度過大，低氫鈉型焊條未采用短弧焊及直流反接等。03控制方法消除氣體來源（1）表面處理對(duì)鋼件焊前應(yīng)仔細(xì)清理焊件及焊絲表面的氧化膜或鐵銹以及油污等。對(duì)于鐵銹一般采用砂輪打磨、鋼絲刷清理等機(jī)械方法清理。有色金屬鋁、鎂對(duì)表面污染引起的氣孔非常敏感，因而對(duì)焊接工件的清理有嚴(yán)格要求。（2）焊接材料的防潮和烘干各種焊接材料均應(yīng)防潮包裝與存放，焊條和焊劑焊前應(yīng)按規(guī)定溫度和時(shí)間烘干，烘干后應(yīng)放在專用烘箱或保溫筒中保管，隨用隨取。低氫焊條對(duì)吸潮最敏感，吸潮率超過1.4%就會(huì)明顯產(chǎn)生氣孔。（3）加強(qiáng)防護(hù)目的是防止空氣侵入熔池引起氮?dú)饪?。?yīng)引起注意的有以下幾方面情況：引弧時(shí)常不能獲得良好保護(hù)，低氫焊條引弧時(shí)易產(chǎn)生氣孔，就是因?yàn)樗幤ぶ性鞖馕镔|(zhì)CaCO3未能及時(shí)分解生成足夠的CO2保護(hù)所致，焊接過程中如果藥皮脫落、焊劑或保護(hù)氣中斷，都將破壞正常的保護(hù)。氣體保護(hù)焊時(shí)，必須防風(fēng)，保護(hù)氣體純度對(duì)焊接質(zhì)量有較大的影響，氣體流量也是影響保護(hù)效果的重要參數(shù)，氣體流量太大時(shí)，不僅造成浪費(fèi)，而且會(huì)產(chǎn)生紊流，將空氣卷入保護(hù)區(qū)，降低保護(hù)效果；反之，氬氣流量過小時(shí)，保護(hù)氣體挺度不夠，排除周圍空氣的能力弱，同樣保護(hù)效果變差。正確選用焊接材料（1）適當(dāng)調(diào)整熔渣的氧化性，如為減小CO氣孔的傾向，可適當(dāng)降低熔渣的氧化性；為減小氫氣孔的傾向，可適當(dāng)增加熔渣的氧化性。（2）鋁及其合金氬弧焊時(shí)，在Ar中添加氧化性氣體CO2或O2，但含量必須嚴(yán)格控制，因?yàn)檫^量會(huì)使焊縫明顯氧化。（3）有色金屬焊接時(shí)，更應(yīng)注意脫氧。焊接純鎳時(shí)不用純鎳焊絲和焊條，而應(yīng)采用含有鋁和鈦的焊絲和焊條；純銅氬弧焊時(shí)也不用純銅焊絲?？刂坪附庸に嚳刂坪附庸に嚨哪康氖莿?chuàng)造熔池中氣體逸出的有利條件，同時(shí)也應(yīng)有利于限制電弧外圍氣體向熔融金屬中溶入。對(duì)于反應(yīng)型氣體而言，首先應(yīng)著眼于創(chuàng)造有利的排出條件，即適當(dāng)增大熔池在液態(tài)的存在時(shí)間；對(duì)于氫和氮而言，也只有氣體逸出條件比氣體溶入條件改善更多，才有減少氣孔的可能性。由此，焊接工藝參數(shù)應(yīng)有最佳值，而不是簡(jiǎn)單的增大或減少。鋁合金TIG焊時(shí)，應(yīng)盡量采用小焊接熱輸入以減少熔池存在的時(shí)間，從而減少氫的溶入，同時(shí)又要充分保證根部熔化，以利于根部氧化膜上氣泡的浮出。鋁合金MIG焊時(shí)，焊絲氧化膜影