焊縫中的氣孔是焊接缺陷之一,它會降低焊接接頭的緊密性和可塑性,減少焊縫的有效截面,降低焊接接頭的機械性能。根孔和垂直孔隙可能導致應力集中,成為裂紋的來源,甚至導致脆性破壞,影響產品質量。在實際生產中,特別是在大型工件的焊接中,幾米以上甚至十幾米以上的氣孔是不可避免的,設備可能會因氣孔修複次數過多而報廢。因此,了解氣孔的成因及防治,總結經驗,儘可能減少氣孔的發生,具有重要的意義。
焊接氣孔的分類
氣孔的形成貫穿於金屬熔化的全過程,即焊接熱過程和化學冶金過程。氣孔形成的條件如下:VE≤R(Ve-氣泡浮選速度;R-焊縫凝固速率)。常見氣孔可分為以下四種方式:
主要研究結果如下:
1)按形態可分為單氣孔、單股氣孔、針狀氣孔、蜂窩狀氣孔、圓形氣孔和橢圓形氣孔。
2)根據氣孔的位置,可分為表面氣孔、內氣孔和穿透氣孔。
3)按顏色可分為黑色氣孔和白色明亮氣孔。
4)根據氣孔形成的原因,可分為氮氣氣孔、氫氣孔和一氧化碳氣孔,其中1種是沉澱氣體N2、H2≤2反應,即極低溶解度的熔池反應形成溶解度極低的氣體CO。
1.CO氣孔
焊材中的脫氧元素(Mn/Si)含量不足,焊接過程中會有更多的FeO熔化到熔池金屬中,當熔池凝結時,熔池中的FeO和C發生反應:[FeO]+[C]=(FeO)+CO
當熔池金屬凝結得太快時,產生的CO氣體沒有時間從熔池中完全逸出,從而變成一個孔隙。通常,這種氣孔出現在焊縫的根部和表面,是「條紋」,即穿透氣孔或表面氣孔。
2.氮氣孔
當熔池凝結時,隨著溫度的降低,氮的溶解度降低,結晶過程更加嚴重,導致氮氣不能及時逸出,焊縫表面出現蜂窩孔,或微孔以彌散的形式分布在焊縫金屬中。這些孔為「針尖」。在拋光後或水壓試驗中經常發現。
3.氫氣孔
氫孔的出現主要是由於氫在焊縫金屬中溶解過多,如焊絲或焊件表面的鏽油汙染和水分、未乾燥的電極/焊劑、CO2氣體保護焊氣體中的含水量、環境溼度過大、某些物質在電弧高溫作用下分解產生的氫等等。熔池金屬在冷凝和結晶過程中,氫的溶解度急劇下降,不能及時逸出,從而導致焊縫金屬中氫的孔隙。氫孔呈喇叭狀。