焊接基础知识系列-焊接缺陷及防控之焊接气孔
更新时间：2018-08-28 17:27:39 字号：T|T
焊缝中的气孔是焊接缺陷之一，会降低焊接接头的严密性和塑性，减少焊缝有效截面而使焊接接头的机械性能下降，根部气孔和垂直气孔可能造成应力集中，成为裂纹源，甚至造成脆性破坏
焊缝中的气孔是焊接缺陷之一，会降低焊接接头的严密性和塑性，减少焊缝有效截面而使焊接接头的机械性能下降，根部气孔和垂直气孔可能造成应力集中，成为裂纹源，甚至造成脆性破坏，影响产品质量。实际生产中，尤其是焊接大型工件，几米甚至十几米或更长的焊缝中，气孔是不可避免的，可能因气孔问题返修次数超标而使设备报废。所以了解气孔的产生原因及防控，从中总结经验，尽可能的减少气孔的发生具有重要意义。
一、焊接气孔的分类
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。气孔形成的条件： Ve≤R（Ve—气泡浮出速度；R—焊缝凝固速度）。常见气孔可按如下4种方式进行分类：
1）按形态可分为单个气孔、成串气孔、有针状气孔、蜂窝状气孔、圆形气孔、椭圆形气孔；
2）按气孔所在位置可分为表面气孔、内部气孔、贯穿性气孔；
3）按颜色可分为乌黑气孔、白亮气孔；
4）按气孔形成原因可分为氮气孔、氢气孔、一氧化碳气孔。其中①析出型——溶解度突变的气体N2、H2；②反应型——熔池反应生成溶解度极低的气体CO。
1、CO气孔
焊接材料中脱氧元素（Mn/Si）含量不足，焊接过程中***会有较多的FeO熔于熔池金属中。随后在熔池冷凝时，熔池中的FeO和C发生化学反应：[FeO]+[C]=(FeO)+CO↑
当熔池金属冷凝过快时，生成的CO气体来不及******从熔池内部逸出，从而成为气孔。通常这类气孔出现在焊缝根部与表面，且呈“条虫状”，为贯穿性气孔或表面气孔。
2、氮气孔
熔池冷凝时，随着温度降低，氮的溶解度降低，结晶过程更甚，导致氮不能及时逸出，在焊缝表面出现蜂窝状气孔，或者以弥散形式的微气孔分布于焊缝金属中。这些气孔呈“针尖”状。往往在抛光后检验或水压试验时才能发现。
3、氢气孔
氢气孔的出现，多由于焊缝金属溶解了过量的氢，如：焊接时焊丝或焊件表面有铁锈油污与水分、焊条/焊剂未烘干、CO2气保焊所用气体中含有水分、环境湿度过大、电弧高温作用下某些物质分解产生的氢等。熔池金属冷凝结晶时，氢的溶解度急剧下降而来不及逸出，引起焊缝金属产生氢气孔。氢气孔呈喇叭口形。
二、不同焊接方法气孔成因及防控
1、手工电弧焊
发生原因及气孔类型：
1.焊条烘干不充分或从烘箱中取出时间过长。（H2↑）
2.焊件有水分、油污、绣；手套潮湿、有油，更换焊条时油和水粘在焊条药皮上。（H2↑/CO↑）
3.焊接速度太快，空气侵入熔池，横焊比立焊更容易出现气孔。（N2↑）
4.电流太强,Si、Mn过量烧损，导致熔池中C的脱氧反应增多，生成CO。（CO↑）
5.电弧长度不合适。（N2↑）
6.焊件厚度大，金属冷却过速。（H2↑/CO↑）
7.碱性低氢型焊条焊接时，如果采用断弧收尾法，会造成电弧区渣气保护不良，空气侵入。（N2↑）
防控措施：
1.选用适当的焊条并注意烘干；
2.焊接前清洁被焊部分；
3.适当降低焊接速度，使内部气体容易逸出；
4.使用厂商建议的适当电流；
5.采用合适的电弧长度；
6.对焊件进行适当的预热。
2、CO2气体保护焊
发生原因及气孔类型：
1.母材未清洁；（H2↑/CO↑）
2.焊丝有锈或焊药潮湿；（H2↑/CO↑）
3.点焊不良，焊丝选择不当；（N2↑）
4.干伸长度太长，CO2气体保护不周密；（H2↑/CO↑）
5.风速较大，无挡风装置；（N2↑）
6.焊速过快，冷却速度过快；（N2↑/H2↑/CO↑）
7.喷嘴粘着火花飞溅，造成气体乱流；（N2↑）
8.气体纯度不良，含杂物多（如水分）（N2↑/H2↑/CO↑）
防控措施：
1.焊接前注意清洁被焊部位；
2.选用适当的焊丝并注意保持干燥；
3.点焊焊道不得有缺陷，且清洁干净，使用焊丝尺寸要适当；
4.减小干伸长度，调整适当的气体流量。
5.加装挡风设备；
6.降低焊速，使内部气体逸出；
7.注意清除喷嘴处焊渣，并涂以飞溅附着防止剂，以延长喷嘴寿命。
8.CO2纯度≥99.98%，水分≤0.005%。
3、埋弧焊
发生原因及气孔类型：
1.焊材或母材不清洁，焊剂烘干不******，使熔池氢含量增高而产生气孔；（H2↑）
2.钢材轧制或热冲压、卷板过程中，形成或脱落的氧化皮；定位焊渣壳、碳弧气刨飞渣等夹入焊剂，使焊缝产生气孔；焊剂堆高不够；（H2↑/CO↑）
3.焊剂颗粒太小气体不易逸出，或颗粒太粗空气侵入电弧区；（N2↑/H2↑/CO↑）
4.磁偏吹造成气孔；（N2↑/H2↑）
防控措施：
1.①清理焊丝，坡口表面及领近区域的油、锈、水分②焊剂充分烘干（潮湿天气，取出烘箱到使用时间不宜过长，******在50度左右保温待用）回收焊剂避免水、尘土等污染；焊剂颗粒度适当，******一定的透气性；
2.焊接前确定无杂质混入焊剂，焊剂堆高不宜过高或过低；
3.选用颗粒适宜的焊剂；
4.合理安排地线位置，或直流换为交流。
参考文章：
崔岩《谈焊接气孔的成因、危害和防止》•装甲兵技术学校•长春•
一、焊接气孔的分类
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。气孔形成的条件： Ve≤R（Ve—气泡浮出速度；R—焊缝凝固速度）。常见气孔可按如下4种方式进行分类：
1）按形态可分为单个气孔、成串气孔、有针状气孔、蜂窝状气孔、圆形气孔、椭圆形气孔；
2）按气孔所在位置可分为表面气孔、内部气孔、贯穿性气孔；
3）按颜色可分为乌黑气孔、白亮气孔；
4）按气孔形成原因可分为氮气孔、氢气孔、一氧化碳气孔。其中①析出型——溶解度突变的气体N2、H2；②反应型——熔池反应生成溶解度极低的气体CO。
1、CO气孔
焊接材料中脱氧元素（Mn/Si）含量不足，焊接过程中***会有较多的FeO熔于熔池金属中。随后在熔池冷凝时，熔池中的FeO和C发生化学反应：[FeO]+[C]=(FeO)+CO↑
当熔池金属冷凝过快时，生成的CO气体来不及******从熔池内部逸出，从而成为气孔。通常这类气孔出现在焊缝根部与表面，且呈“条虫状”，为贯穿性气孔或表面气孔。
2、氮气孔
熔池冷凝时，随着温度降低，氮的溶解度降低，结晶过程更甚，导致氮不能及时逸出，在焊缝表面出现蜂窝状气孔，或者以弥散形式的微气孔分布于焊缝金属中。这些气孔呈“针尖”状。往往在抛光后检验或水压试验时才能发现。
3、氢气孔
氢气孔的出现，多由于焊缝金属溶解了过量的氢，如：焊接时焊丝或焊件表面有铁锈油污与水分、焊条/焊剂未烘干、CO2气保焊所用气体中含有水分、环境湿度过大、电弧高温作用下某些物质分解产生的氢等。熔池金属冷凝结晶时，氢的溶解度急剧下降而来不及逸出，引起焊缝金属产生氢气孔。氢气孔呈喇叭口形。
二、不同焊接方法气孔成因及防控
1、手工电弧焊
发生原因及气孔类型：
1.焊条烘干不充分或从烘箱中取出时间过长。（H2↑）
2.焊件有水分、油污、绣；手套潮湿、有油，更换焊条时油和水粘在焊条药皮上。（H2↑/CO↑）
3.焊接速度太快，空气侵入熔池，横焊比立焊更容易出现气孔。（N2↑）
4.电流太强,Si、Mn过量烧损，导致熔池中C的脱氧反应增多，生成CO。（CO↑）
5.电弧长度不合适。（N2↑）
6.焊件厚度大，金属冷却过速。（H2↑/CO↑）
7.碱性低氢型焊条焊接时，如果采用断弧收尾法，会造成电弧区渣气保护不良，空气侵入。（N2↑）
防控措施：
1.选用适当的焊条并注意烘干；
2.焊接前清洁被焊部分；
3.适当降低焊接速度，使内部气体容易逸出；
4.使用厂商建议的适当电流；
5.采用合适的电弧长度；
6.对焊件进行适当的预热。
2、CO2气体保护焊
发生原因及气孔类型：
1.母材未清洁；（H2↑/CO↑）
2.焊丝有锈或焊药潮湿；（H2↑/CO↑）
3.点焊不良，焊丝选择不当；（N2↑）
4.干伸长度太长，CO2气体保护不周密；（H2↑/CO↑）
5.风速较大，无挡风装置；（N2↑）
6.焊速过快，冷却速度过快；（N2↑/H2↑/CO↑）
7.喷嘴粘着火花飞溅，造成气体乱流；（N2↑）
8.气体纯度不良，含杂物多（如水分）（N2↑/H2↑/CO↑）
防控措施：
1.焊接前注意清洁被焊部位；
2.选用适当的焊丝并注意保持干燥；
3.点焊焊道不得有缺陷，且清洁干净，使用焊丝尺寸要适当；
4.减小干伸长度，调整适当的气体流量。
5.加装挡风设备；
6.降低焊速，使内部气体逸出；
7.注意清除喷嘴处焊渣，并涂以飞溅附着防止剂，以延长喷嘴寿命。
8.CO2纯度≥99.98%，水分≤0.005%。
3、埋弧焊
发生原因及气孔类型：
1.焊材或母材不清洁，焊剂烘干不******，使熔池氢含量增高而产生气孔；（H2↑）
2.钢材轧制或热冲压、卷板过程中，形成或脱落的氧化皮；定位焊渣壳、碳弧气刨飞渣等夹入焊剂，使焊缝产生气孔；焊剂堆高不够；（H2↑/CO↑）
3.焊剂颗粒太小气体不易逸出，或颗粒太粗空气侵入电弧区；（N2↑/H2↑/CO↑）
4.磁偏吹造成气孔；（N2↑/H2↑）
防控措施：
1.①清理焊丝，坡口表面及领近区域的油、锈、水分②焊剂充分烘干（潮湿天气，取出烘箱到使用时间不宜过长，******在50度左右保温待用）回收焊剂避免水、尘土等污染；焊剂颗粒度适当，******一定的透气性；
2.焊接前确定无杂质混入焊剂，焊剂堆高不宜过高或过低；
3.选用颗粒适宜的焊剂；
4.合理安排地线位置，或直流换为交流。
参考文章：
崔岩《谈焊接气孔的成因、危害和防止》•装甲兵技术学校•长春•
