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焊接缺陷


  • 焊缝中的气孔

气孔是焊接生产中经常遇到的一种缺欠,在碳钢、高合金钢和有色金属的焊缝中,都有出现气孔的可能。焊缝中的气孔不仅削弱焊缝的有效工作截面积,同时也会带来应力集中,从而降低焊缝金属的强度和韧性,对动载强度和疲劳强度更为不利。在个别情况下,气孔还会引起裂纹。

1.析出型气孔

是因气体在液、固态金属中的溶解度差造成的气体析出所形成的气孔。例如高温时氢能大量溶解于液态金属中(见图),而冷却时,氢在金属中的溶解度急剧下降,特别是从液体转为固态时,氢的溶解度可从32mL/100g降至10mL/100g。在结晶前沿富集,当超过液态金属溶解度时过饱和析出。这些气体如果来不及逸出而残留在焊缝中,就成为气孔。由于产生气孔的气体不同,形成的气孔形态和特征也有所不同。

(1)氢气孔

对低碳钢和低合金钢焊接而言,在大多数情况下,氢气孔出现在焊缝的表面上,气孔的断面形状如同螺钉状,在焊缝的表面呈喇叭口形,气孔的四周有光滑的内壁,这是由于氢气是在液态金属和枝晶界面上浓聚析出,随枝晶生长而逐渐形成气孔的。

2)氮气孔

其机理与氢气孔相似,氮气孔也多出现在焊缝表面,但多数情况下是成堆出现的,与蜂窝相似。氮的来源,主要是由于保护不好,有较多的空气侵入焊接区所致。

氢气孔和氮气孔的区别

氢气孔:主要出现在焊缝表面,形状为喇叭口形,内壁光滑,通常呈现小圆球状。当焊条药皮或焊剂中含有较多结晶水时,会导致焊缝中含氢量过高,这些氢气无法及时逸出而在焊缝内部形成气孔。

氮气孔:主要也存在于焊缝表面,形态为蜂窝状,且往往密集分布。如气体保护焊时的保护气体受到干扰,或者电弧过长导致空气进入熔池。由于空气中的氮气占较大比例,因此焊缝中氮气的来源主要是空气。

综上所述,氢气孔和氮气孔的主要区别在于它们出现的形态不同,氢气孔更倾向于出现在焊缝表面并以小圆球状存在,而氮气孔则是焊缝表面的蜂窝状密集分布。

2. 反应型气孔

焊接熔池中由于冶金反应产生不溶于液态金属的CO、H₂O 而生成的气孔叫反应型气孔。

(1)CO气孔

在焊接碳钢时,当液态金属中的碳含量较高而脱氧不足时会通过冶金反应生成 CO。由于 CO 不溶于液态金属,所以,在高温时生成的 CO 就会以气泡的形式从液态金属中高速逸出,形成飞溅。但是,熔池开始凝固时,由于碳和氧的偏析或在结晶前沿浓聚而进行反应时,该反应为吸热反应,会促使凝固加快,在CO形成的气泡来不及逸出时便产生了气孔。由于 CO 形成的气泡是在结晶界面上产生的。因此形成了沿结晶方向条虫状的内气孔。

 

CO2气体保护焊产生气孔的原因

(1)母材不洁。

(2)焊丝有锈或焊药潮湿。

(3)点焊不良,焊丝选择不当。

(4)干伸长度太长,CO2气体保护不当。

(5)风速较大,无挡风装置。

(6)焊接速度太快,气体来不及逸出。

(7)焊接飞溅粘在喷嘴,造成气体乱流。

(8)气体纯度不够,含杂物多(特别含水分)。

避免CO2气体保护焊产生气孔的措施

(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,且使用焊丝尺寸要适当。

(4)减小干伸长度,调整合适气体流量。

(5)加装挡风设备。

(6)降低焊接速度使内部气体逸出。

(7)注意清除喷嘴处焊渣,并涂以防飞溅剂,以延长喷嘴寿命。

(8)CO2纯度为99.98%以上,水分为0.005%以下。