板状对接仰焊时气孔的产生及预防

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[摘 要]本文着重分析了板状对接仰焊时气孔的形态、性质及其对焊接质量的影响，探讨了焊缝中气孔形成机理以及冶金学的影响因素，提出了控制气孔产生的对策。中石化中原油建工程有限公司普光气田地面工程抢修中心

[关键词]板对接 仰焊 气孔 形成机理 预防

中图分类号：TG441.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0035-01

多年来，板对接仰焊在局、省、集团公司和全国的各种电焊技术比赛中经常被作为比赛项目，此项目是板状对接焊中最难的项目。多年来自己从参加的各种比赛中了解到，这个项目扣分最多的是射线探伤上，底片上显示主要是因为在焊缝的不同阶段和层次中出现的气孔。

一、焊缝中所产生的气孔的形态和性质

气孔是焊接时，熔池中的气体在凝固时未能溢出而残留下来的形成空穴。仰焊时焊缝中出现的常见气孔主要有两种；氢气孔和氮气孔。氢气孔多为单个气孔，分布随意，是由于溶解在熔池种的氢气在熔池冷却结晶过程中，因为气体溶解急剧降低来不及析出残留在固体金属内形成的；氮气孔多为密集气孔，呈蜂窝状，主要是在焊条的起弧位置，空气中的氮气因为保护不良而进入熔池而残留在焊缝中的。

二、气孔在焊缝各层中产生的原因

1.打底层产生气孔的部位和原因

（1）始焊端产生气孔的原因

①因为试件整体处于低温状态，熔池的凝固速度快，融入熔池的气体来不及溢出留在焊缝内。

②由于地球磁场的影响或试件上吸附磁性微粒，使试件上存在一定的磁性，又由磁力线的分布状态可知，在始焊端磁力线分布不均匀，焊接时极易产生磁偏吹，使电弧飘忽不定，致使空气中的氮气卷入熔池形成密集气孔。

（2）接头处产生气孔的原因

在更换焊条接头时，接头处的温度已快速降低，焊接时熔池冷却快容易形成气孔；另外因为焊条端部的药皮有倒角使焊芯外露，焊接时无法形成很好的保护，使空气中的氮进入熔池形成密集气孔。

（3）终焊端产生气孔的原因

因为终焊端的组对间隙大；试件已处于高温状态，熔池的面积增大，液态金属温度升高，在电弧推力的作用下，熔池发生剧烈运动，使药皮对熔池的保护性变差，氮气进入而形成密集气孔。另外焊条药皮的开裂也能使氮气进入熔池形成气孔。

（4）焊缝中间部位产生气孔的原因

在焊缝的中间部位出现的多是单个气孔，性质属于氢气孔，大多是因为药皮中所含水分的影响，当药皮原始含水量大于0.4%时，进入熔池中氢的总量增加了，容易产生气孔。

2.填充层产生气孔的部位和原因

在填充焊时，由于使用的电流较大，又采用直流反接方法，所以在填充层出现气孔的概率较小。一般是打底层的始焊端或接头处的焊瘤内的气孔未清除干净，在填充时因运条速度快而未被熔化遗留下来的。

3.盖面层产生气孔的部位和原因

在盖面焊接时，为得到良好的焊缝成形，所用的电流和推力电流都要有所降低，电弧长度也会更短，所以在始焊端和接头处可能产生密集气孔。在正常焊接时，如果有粘连现象也会产生密集气孔。产生气孔的原因多是保护不良，空气中氮气进入熔池所致。盖面层出现的单个气孔是因为焊材的含水量^高或在熔滴过渡时所吸附的水分带入熔池，又因为仰板焊接时的熔池在试件下方气泡反向浮出的阻力增大，在熔池凝固时来不及浮出残留在焊缝中。

三、控制焊缝中气孔的对策与应用

1、焊件的清理

焊件表面油、锈、水等污物在焊接过程中侵入熔池形成气孔，因此，在取得焊件后，应首先对焊件坡口面及周围20mm范围的锈、油污和氧化物进行彻底清理直至漏出金属光泽。

2、工艺参数选择

在焊接过程中，电流的大小也影响气孔的产生。当电流过小时，电弧的保护效果不好，空气容易侵入形成氮气孔；熔池温度较低，熔池内溶解的气体不易浮出形成氢气孔。电流过大时电弧吹力也大，容易造成气保护层被破坏，形成氮气孔。因此，必须正确选择工艺参数，采用短弧焊，工艺参数见表1。

3、焊条的烘干

药皮原始含水量0.4%时，药皮中含水量增高，进入熔池中氢的总量增加，如果氢的逸出条件差时，就很容易产生气孔。在多年的实践中发现在焊条烘干时，如果一次把温度升高到规定温度，药皮就容易开裂或片状脱落，焊接时会影响焊接质量，通过长期研究对焊条烘干时的开裂现象找到了解决方法。先烘干150℃保温1小时后再升温到380℃保温1小时，缓慢降温150℃保温，焊接时随用随取，能够较好的控制焊条中的含水量。

4、操作过程中气孔的控制

1）打底层焊缝中气孔的控制

①始焊端气孔的控制

始焊端的点固点，长度要在15mm～20mm，在定位焊缝前端引燃电弧后，小锯齿形运条焊至间隙处，调整焊条角度，使焊条前倾，与试件的夹角为60°～70°，并左右摆动使两边的母材熔化形成熔池后断弧。待熔池冷却到液态金属凝固2/3～3/4时，上送焊条并左右摆动熔化母材形成熔池后断弧，断弧焊5～6次后，调整焊角度为后倾。定位焊缝较长时能在起焊时多连弧焊接使温度升高，定位焊缝较薄能使试件升温快。高温能消磁从而不产生磁偏吹。焊条前倾能借助电弧的吹力使铁水往前运动而减弱电弧偏吹现象。

②接头处气孔的控制

在间隙前方的已焊焊缝上10～15mm处引弧，连弧焊至间隙处，上送焊条左右摆动形成熔池后断弧，以此循环施焊，采用断弧焊正常焊接。连弧能使接头处的温度升高，并把不能保证焊接质量的前两滴铁水，留在焊缝正面，待清理打底焊道时清除。

③终焊端气孔的控制

焊接到终焊端时缩短焊条的燃烧时间，放慢断弧焊频率给熔池以充分冷却时间，从而降低熔池温度，避免气孔的产生。

④焊缝中间部位气孔的控制

严格控制药皮含水量，提高焊条烘培温度，坚持药皮“低水分”技术路线，尽量缩短电弧长度。

2）填充层气孔的控制

彻底清除始焊端和接头处的焊瘤，并把焊瘤处可见的气孔清除干净。在填充焊接时；焊到焊瘤部位时放慢焊接速度，充分熔化残留在焊缝中的气孔，使气孔重新浮出熔池。

3）盖面气孔的控制

在始焊端和接头处引燃电弧后可稍微拉长电弧，但不可大于焊芯直径，待电弧引燃燃烧正常后再压低电弧焊接。焊接过程中如果有粘接现象一定要停弧，清除粘结处的气孔，再重新引弧焊接。

四、结束语

本文着重分析了板状对接仰焊时气孔的形态性质及其对焊接质量的影响，探讨了焊缝中气孔形成机理以及冶金学的影响因素，提出了控制气孔产生的对策。只要焊工在操作中注意严格控制药皮含水量，提高焊条烘培温度。严格清理，熟练掌握每层操作技巧，就能焊出合格的焊缝。