第一篇：鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中裂紋和氣孔的形成原因及預(yù)防措施

鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中裂紋和氣孔的形成原因及預(yù)防措施 作者：陳臨泉

（中國水利水電第三工程局有限公司)摘要：本文通過闡述，詳細介紹了焊接施工中焊縫常見的裂紋與氣孔缺陷的分類以及產(chǎn)生原因，從而深入淺出的為上述缺陷提出較為詳細的預(yù)防措施，并謹以此為焊接施工提供一點技術(shù)經(jīng)驗，以供各位同行批評指正。

關(guān)鍵詞：熱裂紋冷裂紋氣孔產(chǎn)生原因防治措施 裂紋

它是焊接施工中比較普遍的而又十分嚴重的缺陷，它是在焊接應(yīng)力及其他致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部區(qū)域的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而使焊接面產(chǎn)生裂紋，實質(zhì)上，就是焊接后焊口在冷卻過程產(chǎn)生的熱應(yīng)力超過材料強度所導(dǎo)致的裂紋。裂紋的分類：裂紋的分法多，按其產(chǎn)生溫度可分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋。按部位可以分為縱裂紋、橫裂紋、根部裂紋、弧坑裂紋、熔合線裂紋等等。這里主要介紹一下冷裂紋和熱裂的產(chǎn)生、特點和預(yù)防。熱裂紋的產(chǎn)生及預(yù)防 熱裂紋的產(chǎn)生原因：

因為焊件及焊條內(nèi)含硫、銅等低熔點雜質(zhì)或多或少的存在，使得結(jié)晶凝固晚，凝固后的塑性和強度又極低。因此，在焊接熔池在結(jié)晶過程中存在偏析現(xiàn)象，偏析出的這些低熔點共晶和雜質(zhì)，由于低熔點共晶熔點低，往往是最后結(jié)晶，在晶界以液態(tài)夾層的方式存在，這時，當(dāng)外界結(jié)構(gòu)約束應(yīng)力足夠大和焊縫金屬的凝固收縮作用下，熔池中低熔點雜質(zhì)在凝固過程中被拉開，被拉開的液態(tài)夾層產(chǎn)生的間隙己沒有足夠的低熔點液態(tài)金屬來填充形成了裂紋，或在是在凝固后不久被拉開，造成開裂，這就是熱裂紋產(chǎn)生的機理。熱裂紋的特征：

多貫穿在焊縫表面，裂口多數(shù)貫穿表面，并斷口被氧化色彩，裂紋末端略呈圓形； 多在焊縫中心位置，沿焊縫長度方向分布，極少數(shù)也產(chǎn)生在熱影響區(qū)； 微觀特征一般是沿晶界開裂，故又稱之為晶間裂紋； 并在焊后立即可見，多可以用肉眼看見，熱裂紋的防止措施：

限制或減小硫、磷等有害元素的含量，用含碳量較低的焊條焊接； 改善熔池的一次結(jié)晶，由于細化晶?？梢蕴岣吆缚p中的抗裂性，所以廣泛采用向焊縫中加入細化晶粒的元素，如鈦、鋁、鋯、硼、或稀土金屬鈰等。

控制焊接工藝參數(shù)，適當(dāng)提高焊縫成形系數(shù)，如采用多層多道焊，避免偏析的產(chǎn)生等。采用堿性焊條和焊劑，由于堿性焊條脫硫、磷效果好，抗熱裂紋的效果好，一般對于熱裂紋傾向較大的構(gòu)件，一般都采用堿性焊條進行焊接。采用適當(dāng)?shù)臄嗷》绞?，如埋弧焊采用斷弧板，焊條電弧焊采用斷弧焊或填滿弧坑的方法來防止熱裂紋的產(chǎn)生。

合理選用焊接規(guī)范，嚴格控制焊接工藝參數(shù)，并采用預(yù)熱和后熱，減慢冷卻速度，適當(dāng)提高焊縫形狀系數(shù)，盡可能采用小電流多層多道焊，以避免焊縫中心產(chǎn)生裂紋；

采用熔深較淺的焊縫，改善散熱條件使低熔點物質(zhì)上浮在焊縫表面而不存在于焊縫中； 采用合理的裝配次序，減小焊接應(yīng)力，降低殘余應(yīng)力，避免應(yīng)力集中。冷裂紋的產(chǎn)生及預(yù)防： 冷裂紋的產(chǎn)生原因：

冷裂紋主要產(chǎn)生在中碳鋼、高碳鋼、低合金鋼和中合金高強度鋼中。產(chǎn)生冷裂的原因主要有三個方面：鋼的淬硬傾向，焊接應(yīng)力，較多的氫的存在和聚集。許多情況下，氫是誘發(fā)冷裂紋最活躍因素之一。當(dāng)焊縫中淬硬傾向和焊接應(yīng)力過大，使熱影響區(qū)存在顯微缺陷時，氫會在這些缺陷處聚集，并由原子態(tài)轉(zhuǎn)為分子態(tài)，加上焊接應(yīng)力的作用，使顯微缺陷擴大，從而形成冷裂紋。冷裂紋的特征：

冷裂紋斷面表面沒有氧化色彩，它是較低溫度產(chǎn)生的，（200~300度以下）一般不可以用肉眼看到，要做著色才可以看到。

冷裂紋一般產(chǎn)生在熱影響區(qū)或焊縫與熱影響區(qū)的熔合線上，也有極少數(shù)產(chǎn)生在焊縫上。冷裂紋一般為穿晶裂紋，少數(shù)也有可能沿晶界發(fā)生。

冷裂紋一般在焊后并不立即出現(xiàn)，而是在焊后幾小時、幾天甚至更長時間才出現(xiàn)。冷裂紋的防止措施：

選用堿性低氫型焊條，減少焊縫中擴散氫的含量；

嚴格遵守焊接材料(焊條、焊劑)的保管、烘焙、使用制度，焊條和焊劑應(yīng)按規(guī)定烘干，隨用隨取，謹防受潮；

保護氣體要控制其純度，嚴格清理焊條、焊件的油、銹、水分并控制焊接環(huán)境的濕度，從而減少氫的來源；

改善焊縫金屬性能。如加入一些合金元素可以提高焊縫中的塑性。根據(jù)材料等級、碳當(dāng)量、構(gòu)件厚度、施焊環(huán)境等，正確的選擇焊接工藝參數(shù)和線能量，例如：采用焊前預(yù)熱，焊后緩冷，采取多層多道焊接，控制一定的層間溫度等，改善焊縫熱影響區(qū)的組織，去氫和消除焊接應(yīng)力。

焊后緊急熱處理，以去氫、消除內(nèi)應(yīng)力和淬硬組織回火，改善接頭韌性； 采用合理的施焊程序，采用分段退焊法等，減少焊接變形和焊接應(yīng)力。氣孔

焊縫中的氣孔是焊接缺陷之一，對一般非壓力容器構(gòu)件來說，不認為是重要缺陷，往往被人們所忽視，但氣孔會降低焊接接頭的機械性能，產(chǎn)生應(yīng)力集中，它的存在減少了焊縫有效工作截面，降低了接頭的機械強度。嚴重時會造成脆性破壞，影響產(chǎn)品質(zhì)量。若是有穿透性或連續(xù)性氣孔存在，將會嚴重影響焊件的密封性?？墒?，在鋼制結(jié)構(gòu)的焊接中，若在幾米或十幾米乃至更長的焊縫上，要保證不出一個氣孔，只有通過采取采性氣體對焊縫正面形成良好保護,保證一次焊透,或采用帶背面止口的接頭形式,才可防止氣孔的產(chǎn)生。氣孔的產(chǎn)生及預(yù)防 氣孔的產(chǎn)生原因：

焊縫內(nèi)部易形成氣孔，主要原因是從熔池上方和熔池底部卷入空氣所致。具體的講，就是在鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中，由于焊件表面的油、污、銹、垢及氧化膜沒有清除干凈、焊條受潮或質(zhì)量不好、焊炬擺幅快而大、焊接現(xiàn)場周圍風(fēng)力較大、焊接速度過快、焊絲和母材的化學(xué)成分不匹配等諸多因素，造成焊縫金屬在高溫時，吸收了過多環(huán)境中的氣體（如O2、H2、N2）或由于溶池內(nèi)部冶金反應(yīng)產(chǎn)生的氣體（如CO），在溶池冷卻凝固時來不及排出，而在焊縫內(nèi)部或表面形成孔穴。氣孔的防止措施

在焊接施工中，如何控制好過多的環(huán)境氣體（如O2、H2、N2、）及時排除才是氣孔預(yù)防措施的關(guān)鍵之所在，下面將逐一進行介紹各種有害氣體的來源、危害以及具體的控制措施。氧在焊縫中的作用：

氧的來源：焊接區(qū)的氧主要來自電弧中的氧化性氣體（如二氧化碳、氧、水等）、焊劑、藥皮中的水份和焊件表面的鐵銹、水份。氧對焊縫質(zhì)量的影響： 加速焊縫中有益元素的燒損，而使焊縫的強度、塑性、沖擊韌性降低。降低焊縫的物理性能和化學(xué)性能，如導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性和抗腐蝕性等。

O2與H2、C反應(yīng)，形成不溶于金屬的氣體，如果結(jié)晶時來不及逸出焊縫，則形成氣孔。氧氣孔在焊縫中的特征：氧氣孔主要發(fā)生在碳鋼焊縫中，一般情況下存在于焊縫的內(nèi)部，氣孔沿結(jié)晶方向分布，呈條狀或不規(guī)則形狀，表面光滑。控制氧的措施：

加強保護，如采用短弧焊，選用合適的氣體流量，防止空氣入侵。

清理焊件表面的水分、油污、鐵銹，按規(guī)定烘干焊條、焊劑等焊接材料。對焊縫采用一定的脫氧措施。如采用含脫氧元素較高的焊條、焊劑。氫對焊縫的作用： 氫的來源：

焊縫中的氫主要來自受潮的藥皮或焊劑中水份、焊條、焊劑中的有機物、空氣中的水份、焊件表面的鐵銹、油脂及油漆。氫對焊縫質(zhì)的影響：

形成氣孔，焊縫中飽和的氫來不及逸出焊縫時，就形成了氣孔。產(chǎn)生氫白點和氫脆；

氫也是產(chǎn)生冷裂紋的主要原因之一。

氫氣孔在焊縫中的特征：在焊接碳鋼和低合金鋼時，氫氣孔主要出現(xiàn)在焊縫表面，以單個出現(xiàn)，在返修磨刨時明顯感覺很深，氣孔內(nèi)壁光滑，焊接鋁、鎂等有色金屬時，主要了產(chǎn)生在焊縫的內(nèi)部?？刂茪涞拇胧?/p>

清理焊件及焊絲表面的油污，鐵銹、水份。

焊前按規(guī)定烘烤焊條、焊劑。氣體保護焊對氣體進行去水份、干燥處理。盡量選用低氫型焊條，焊接時采用直流反接、短弧操場作。對焊縫進行消氫處理，如焊前預(yù)熱，焊后緩冷。氮對焊縫的作用：

氮的來源：焊接時熔池中的氮主要來自空氣中。

氮對焊縫質(zhì)量的影響：焊縫中飽和的氮來不及逸出焊縫時，就形成了氣孔，同時也影響焊縫的力學(xué)性能。

氮氣孔在焊縫中的特征：氮氣孔一般發(fā)生有焊縫的表面（多層焊在每層的表面）成堆、蜂窩狀出現(xiàn)，焊條電弧焊一般在接頭引弧處出現(xiàn)較多，生產(chǎn)中也是出現(xiàn)得比較多的氣孔?？刂频拇胧?/p>

清理焊件及焊絲表面的油污，鐵銹、水份，焊前按規(guī)定烘烤焊條、焊劑。氣體保護焊對保護氣體進行去水份、干燥處理，氣體純度要達到要求，有風(fēng)時要有防風(fēng)措施。不得使用藥皮開裂、藥皮脫落、變質(zhì)、偏心或生銹的焊條。

選用合適的焊接工藝參數(shù)，堿性焊條時要采用短弧焊，電流采用直反接。結(jié)束語： 綜上所述：鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中，裂紋和氣孔缺陷均會導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)應(yīng)力集中，縮短使用壽命，造成脆裂，降低結(jié)構(gòu)斷面尺寸，影響焊縫的力學(xué)性能，危及安全。因此，在重要乃至關(guān)鍵部位的鋼結(jié)構(gòu)制作安裝中，必須加強焊接工作中裂紋及氣孔缺陷的數(shù)量控制，遵守焊接規(guī)范，嚴格施工工藝，保證焊縫質(zhì)量，避免質(zhì)量事故和危及到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和人民生民財產(chǎn)的事故發(fā)生。參考文獻：

《金屬工藝學(xué)》.鄧文英主編.高等教育出版社；

第二篇：焊接裂紋的形成機理與預(yù)防措施

焊接裂紋的形成機理與預(yù)防措施

1、產(chǎn)生焊接冷裂紋的原因

焊接冷裂紋在焊后較低的溫度下形成。由于這種裂紋形成與氫有關(guān)，且有延遲開裂的特點，因此又稱之為焊接氫致裂紋或延遲裂紋。

產(chǎn)生焊接冷裂紋的三個必要條件：

（1）氫。氫的主要來源是焊材中的水分和焊接區(qū)域中的油污、鐵銹、水以及大氣中的水汽等。這些水、鐵銹或有機物經(jīng)焊接電弧的高溫?zé)嶙饔梅纸獬蓺湓佣M入焊接熔池中。在焊接過程中氫除向大氣中擴散外，余下的在焊縫中呈過飽和狀態(tài)，即在焊縫中存在著擴散氫。根據(jù)氫脆理論，這種擴散氫將向應(yīng)變集中區(qū)（如微裂紋或缺口尖端附近）擴散，當(dāng)該區(qū)的氫濃度達到某一臨界值時，裂紋便繼續(xù)擴展。

（2）應(yīng)力。依據(jù)目前國內(nèi)及國際的施工水平，在球罐的組裝過程中總會存在或多或少的強力組對，所以在組裝完成后便存在著內(nèi)應(yīng)力，這種應(yīng)力在焊后整體熱處理完成后也不可能完全消除。再加上球罐焊接是一個局部加熱過程，在焊接過程中產(chǎn)生應(yīng)力與應(yīng)變的循環(huán)，因此球罐焊接后必然存在殘余應(yīng)力。

（3）組織。焊接熱影響區(qū)組織中過硬的馬氏體含量越多越容易產(chǎn)生冷裂紋。

3、防止產(chǎn)生焊接冷裂紋的措施

（1）盡量選用對冷裂紋不敏感的材料選用內(nèi)在質(zhì)量好的母材。即選用碳當(dāng)量低的優(yōu)質(zhì)鋼材，尤其是避免母材大型夾渣。所以在球殼板制造前必須對板材進行嚴格的超聲波檢查，對有嚴重夾層等缺陷的鋼材不得使用。

（2）盡量減少氫的來源。第一，球罐的焊接選用低氫型焊條，必要時要采用超低氫型的焊條；第二，焊條使用前一定要按產(chǎn)品使用說明進行烘干，并貯存在100～150℃的恒溫箱中，在使用時放入保溫筒內(nèi)并隨用隨取，在保溫筒內(nèi)存放時間不得超過4h，否則要按原烘干溫度重新烘干，重復(fù)烘干不得超過兩次；第三，要徹底去除焊接坡口表面及坡口兩側(cè)20mm范圍內(nèi)的油污、水分，、鐵銹及其他雜物；第四，不在雨雪天及空氣相對濕度大于90%時施焊；第五，采取有效的防風(fēng)措施，以防止吹弧，使焊接熔池得到有效的隔離保護。

（3）選用適當(dāng)?shù)暮盖邦A(yù)熱溫度和預(yù)熱范圍。適當(dāng)?shù)念A(yù)熱溫度降低了焊縫冷卻速度，可使氫更易從焊縫熔池向大氣中擴散，減少了焊縫中擴散氫含量，并且可以降低焊接區(qū)的溫度梯度和焊縫的冷卻速度，盡量減少馬氏體的含量，減小溫差應(yīng)力。預(yù)熱溫度應(yīng)通過工藝評定來確定，預(yù)熱范圍一般為坡口兩側(cè)三倍球殼板厚度且不小于100mm。當(dāng)環(huán)境溫度低時還應(yīng)增大預(yù)熱溫度和預(yù)熱范圍。對縱縫應(yīng)整條焊縫同時預(yù)熱，不能分段預(yù)熱。

（4）選用適當(dāng)?shù)暮鬅釡囟群秃鬅釙r間。隨著焊接層數(shù)的增多，焊縫中擴散氫會逐漸積累。因此焊后應(yīng)立即進行后熱，使擴散氫有充分的時間溢出，同時還可以降低焊縫中的殘余應(yīng)力，減少冷裂紋產(chǎn)生的機率。

（5）焊接過程中保持適當(dāng)?shù)膶娱g溫度，適當(dāng)?shù)膶娱g溫度也能延緩焊縫的冷卻時間，起到一定的去氫和降低殘余應(yīng)力的作用，層間溫度不得低于預(yù)熱溫度下限值。

（6）采用合適的線能量。若焊接線能量過小，焊縫熱影響區(qū)容易出現(xiàn)淬硬組織，再加上擴散氫的作用，焊縫容易產(chǎn)生冷裂紋；若線能量過大又會使焊縫熱影響區(qū)的軟化區(qū)寬度增加，使焊縫缺口的韌性降低，球罐整體的機械性能下降。

焊接缺陷是影響焊接質(zhì)量最直接的原因，而焊接裂紋作為最難解決的焊接缺陷之一，在焊管生產(chǎn)中時有出現(xiàn)。

焊接裂紋有橫向裂紋和縱向裂紋兩種，其中縱向裂紋為可見典型裂紋斷口，帶圓弧的光滑自由面，有時有氧化物，電子探針發(fā)現(xiàn)沒其他夾雜物。預(yù)防措施為：

1冶金因素

控制焊縫中S、P、C含量，是提高抗裂性、減少結(jié)晶裂紋的有效措施。在焊管生產(chǎn)中，選擇合適的焊絲、焊劑，有效控制其S、P、C含量，使減少焊縫縱向裂紋的有效措施。

2接頭坡口形式 合適的焊接坡口是減少焊接裂紋的有效措施，當(dāng)卷板較厚，板位控制難時會增加裂紋成形幾率，提高對頭質(zhì)量，盡量使鋼管在成型過程中產(chǎn)生較小的殘余應(yīng)力，能減少結(jié)晶裂紋。

3工藝因素

減少熱輸入，能在焊縫中形成較小晶粒尺寸組織；降低焊接速度，可以使晶粒的端部并列長大擠壓在一起，避免偏析集中；此外寬焊縫相對窄焊縫能防止晶粒長大直接鵬在一起，避免偏析集中。

焊接橫向裂紋，其走向垂直于焊縫，具有沿晶和穿晶特點，預(yù)防措施為：

1冶金方面

1）要保證板材優(yōu)良的力學(xué)性能，保證強度和韌性要求，盡量減少鋼中雜質(zhì)；

2）盡量選用低氫和高強度、高韌性的焊接材料，選用合適的焊絲、焊劑匹配，嚴格清理焊絲和焊接區(qū)域，烘干焊劑。

2工藝方面

1）焊接線能量過大，會使近縫區(qū)晶粒粗大；線能量過小，會使熱影響區(qū)淬硬，這些都導(dǎo)致橫向裂紋產(chǎn)生，應(yīng)選擇合適的焊接線能量；

2）預(yù)熱可降低冷卻速度，有效防止橫向裂紋產(chǎn)生；

3）焊后延緩冷卻可使氫充分逸出，也能防止焊縫橫向裂紋產(chǎn)生

焊接是利用加熱或加壓等手段，使分離的兩部分金屬，借助于原子的擴散與結(jié)合而形成原子間永久性連接的工藝方法。焊接方法的種類很多，根據(jù)實現(xiàn)金屬原子間結(jié)合的方式不同，可分為熔化焊、壓力焊和釬焊3大類。

焊接方法具有如下優(yōu)點：

（1）成形方便：焊接方法靈活多樣，工藝簡便；在制造大型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)和零件時，可采用鑄焊、鍛焊方法，化大為小，化復(fù)雜為簡單，再逐次裝配焊接而成。

（2）適應(yīng)性強：采用相應(yīng)的焊接方法，不僅可生產(chǎn)微型、大型和復(fù)雜的金屬構(gòu)件，也能生產(chǎn)氣密性好的高溫、高壓設(shè)備和化工設(shè)備；此外，采用焊接方法，還能實現(xiàn)異種金屬或非金屬的連接。

（3）生產(chǎn)成本低：與鉚接相比，焊接結(jié)構(gòu)可節(jié)省材料10%～20%，并可減少劃線、鉆孔、裝配等工序。另外，采用焊接結(jié)構(gòu)能夠按使用要求選用材料。在結(jié)構(gòu)的不同部位，按強度、耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫等要求選用不同材料，具有更好的經(jīng)濟性。

焊接電弧是電極與工件之間的強烈而持久的氣體放電現(xiàn)象。

電弧的構(gòu)造：焊接電弧由陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱區(qū)3部分組成。

采用直流弧焊機焊接時有正接法與反接法之分，正接是將工件接電源正極，焊條接負極；反接是將工件接電源負極，焊條(或電極)接正極。

用鋼焊條焊接工件時，陽極區(qū)溫度約為2600K，陰極區(qū)溫度約為2400K，電弧中心區(qū)溫度最高，可達6000～8000K。

焊條電弧焊時，對焊接電源的基本要求有：（1）具有陡降的特性；

（2）具有一定的空載電壓以滿足引弧的需要，一般為50～90V；（3）限制適當(dāng)?shù)亩搪冯娏?，以保證焊接過程頻繁短路時，電流不致無限增大而燒毀電源。短路電流一般不超過工作電流的1.25～2倍。

常用焊接電源的類型有交流弧焊機、直流弧焊機和交、直流兩用弧焊機。

四、焊接冶金過程有何特點？焊接過程中為什么要對焊接區(qū)進行有效保護？

焊接冶金過程特點：電弧焊時，被熔化的金屬、熔渣、氣體三者之間進行著一系列物理化學(xué)反應(yīng)，如金屬的氧化與還原，氣體的溶解與析出，雜質(zhì)的去除等。因此，焊接熔池可以看成是一座微型冶金爐。但是，焊接冶金過程與一般的冶煉過程不同，主要有以下特點。

（1）冶金溫度高：容易造成合金元素的燒損與蒸發(fā)；

（2）冶金過程短：焊接時，由于焊接熔池體積小(一般2～3cm3)，冷卻速度快，液態(tài)停留時間短(熔池從形成到凝固約10s)，各種化學(xué)反應(yīng)無法達到平衡狀態(tài)，在焊縫中會出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的偏析現(xiàn)象。

（3）冶金條件差：焊接熔池一般暴露在空氣中，熔池周圍的氣體、鐵銹、油污等在電弧的高溫下，將分解成原子態(tài)的氧、氮等，極易同金屬元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)生成的氧化物、氮化物混入焊縫中，使焊縫的力學(xué)性能下降；空氣中水分分解成氫原子，在焊縫中產(chǎn)生氣孔、裂縫等缺陷，會出現(xiàn)“氫脆”現(xiàn)象。上述情況將嚴重影響焊接質(zhì)量，因此，必須采取有效措施來保護焊接區(qū)，防止周圍有害氣體侵入金屬熔池。

（7）防止強力組對。在球罐組對過程中選用合適的工藝和組裝機具，盡量避免強力組對。強力組對將使球罐在焊接前就存在強大的附加內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力在焊后也不可能完全消除。

（8）減小錯邊和角變形。在錯邊和角變形存在的部位，曲率發(fā)生了突變，所以焊后將會存在強大的殘余內(nèi)應(yīng)力。

（9）采用合理的焊接順序。當(dāng)采用合理的順序焊接時，整臺球罐將同時對稱地收縮或膨脹，這樣能控制焊接變形，減小焊接殘余應(yīng)力。球罐焊接應(yīng)遵循先縱縫后環(huán)縫，先大坡口后小坡口，先赤道后溫帶最后極帶的原則，而且焊工應(yīng)對稱、均勻施焊。球罐焊縫的打底焊要采用分段退焊法，分段長度為600～700mm。

（10）避免工藝缺陷的產(chǎn)生。咬邊、未焊透、長條狀夾渣等工藝缺陷部位是應(yīng)力集中區(qū)，這些部位容易產(chǎn)生冷裂紋。

（11）確保封底焊縫的質(zhì)量，封底焊縫要自上而下焊接，不能采用擺動、為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。

3.1控制溫度的措施如下：

3.1.1采用改善骨料級配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中水泥用量；

3.1.2拌和混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；

3.1.3熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

3.1.4在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；

3.1.5規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；

3.1.6施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

3.2改善約束條件的措施是：

3.2.1合理地分縫分塊；

3.2.2避免基礎(chǔ)過大起伏；

3.2.3合理地安排施工工序，避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。

此外，改善混凝土的性能提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土心早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時間，以免引起混凝土表面的早期裂縫新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達到很大的數(shù)值，就在導(dǎo)致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，具有顯著效果。

加筋對大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小，因為大體積混凝土的含筋率極低。只是對一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下，鋼的各項性能是穩(wěn)定的，而與應(yīng)力狀態(tài)、時間及溫度無關(guān)。鋼的線脹系數(shù)相差很小，在溫度變化時兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7—15倍，當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力過到抗拉強度而開裂時，鋼筋的應(yīng)力將不超過100—200kg/cm.因此，在混凝土中想要利用鋼筋來防止細小裂縫的出現(xiàn)很困難。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與嘗試較小了。而且如果鋼筋的直徑細而間距密時，對提高混凝土抗裂性的效果較好?；炷梁弯摻罨炷两Y(jié)構(gòu)的表面常常會發(fā)生細而淺的裂縫，其中大多數(shù)量屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺但它對結(jié)構(gòu)的強度和耐久性仍有一定的影響。

挑弧、滅弧的施焊方法

目前，砌體結(jié)構(gòu)的房屋出現(xiàn)各種型式的裂縫，非常常見。其裂縫程度輕重不一，差別很大。輕則影響房屋正常使用和美觀，嚴重的將形成結(jié)構(gòu)安全隱患，甚至發(fā)生工程事故。隨著住宅商品化的發(fā)展，房屋裂縫問題越來越引起人們的關(guān)注。

砌體屬于脆性材料，裂縫的存在降低了墻體的質(zhì)量，如整體性、耐久性和抗震性能，同時墻體的裂縫給居住者在感觀上和心理上造成不良影響。特別是隨著我國墻改、住房商品化的進展，人們對居住環(huán)境和建筑質(zhì)量的要求不斷提高，對建筑物墻體裂縫的控制的要求更為嚴格。由于建筑物的質(zhì)量低劣，如墻體裂縫、滲漏等涉及的糾紛或官司也越來越多，建筑物的裂縫已成為住戶評判建筑物安全的一個非常直觀、敏感和首要的質(zhì)量標準。因此加強砌體結(jié)構(gòu)，特別是新材料砌體結(jié)構(gòu)的抗裂措施，已成為工程量、國家行政主管部門，以及房屋開發(fā)商共同關(guān)注的課題。

磚砌體結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因

1、溫差變形引發(fā)的磚砌體裂縫

這類裂縫較典型和普遍的是建筑物(特別是那些縱向較長的)頂層兩端內(nèi)外縱墻上的斜裂縫，其形態(tài)呈“八”字或“X”型，且顯對稱性，但有時僅一端有，輕微者僅在兩端1～2個開間內(nèi)出現(xiàn)，嚴重者會發(fā)展至房屋兩端1/3縱長范圍內(nèi)，并由頂層向下幾層發(fā)展。此類型縫對那種剛性屋面平屋頂、未設(shè)變形縫、隔熱層的房屋，更易發(fā)生。產(chǎn)生的直接原因是混凝土結(jié)構(gòu)屋面的伸縮變形牽引其下磚砌體超過其材料抗拉強度的結(jié)果。具體的機理可認為是：在陽光照射下(特別是南方地區(qū))屋面板溫度可高達60～70℃，而在其下的磚砌體僅為30～35℃，如此大的溫差，加上混凝土線膨脹系數(shù)比磚砌體近似大一倍，可計算出砌體中的主拉應(yīng)力。

2、地基基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫

一般在建筑物下部，由下往上發(fā)展，呈“八”字、倒“八”字、水平及豎縫。當(dāng)長條形的建筑物中部沉降過大，則在房屋兩端由下往上形成正“八”字縫，且首先在窗對角突破；反之，當(dāng)兩端沉降過大，則形成的兩端由下往上的倒摪藬字縫，也首先在窗對角突破，還可在底層中部窗臺處突破形成由上至下豎縫；當(dāng)某一端下沉過大時，則在某端形成沉降端高的斜裂縫；當(dāng)縱橫墻交點處沉降過大，則在窗臺下角形成上寬下窄的豎縫，有時還有沿窗臺下角的水平縫；當(dāng)外縱墻凹凸設(shè)計時，由于一側(cè)的不均勻沉降，還可導(dǎo)致在此處產(chǎn)生水平推力而組成力偶，從而導(dǎo)致此交接處的豎縫。對于不均勻沉降導(dǎo)致的裂縫應(yīng)以預(yù)防為主，即無地質(zhì)勘察資料嚴禁做施工圖設(shè)計，嚴格按圖施工，不得擅自更改、任意處理，根據(jù)本地區(qū)通病，如能在那些開大窗洞的教學(xué)樓底層窗臺下設(shè)置構(gòu)造圈梁與地梁構(gòu)成剛度較大的復(fù)合墻梁結(jié)構(gòu)，對防止所述裂縫有明顯效果。

3、特殊砌體材料產(chǎn)生的裂縫

如混凝土小型空心砌塊、灰砂磚等的砌體，前者致裂的主要原因是豎縫砂漿難以飽滿以及特殊的構(gòu)造要求未能跟上。后者一般使用南方地區(qū)蒸壓灰砂磚，由于其本身對溫差敏感、表面光滑等特殊性，雖然外觀、尺寸指標均較好，但在實際使用中對嚴格的灰砂磚砌體施工規(guī)程不熟悉，缺少使用經(jīng)驗，導(dǎo)致除存在粘土磚常見裂縫外，還常見在較長墻段中及外墻窗臺下的豎斜裂縫。

其機理可以認為：

1、剛出廠的灰砂磚穩(wěn)定性差?；疑按u主要由細砂和石灰組成，蒸壓養(yǎng)護后，一般不到一周即已出廠，但根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，灰砂磚在出廠的一月內(nèi)其釋放的熱量較大，存在著反復(fù)的化學(xué)反應(yīng)過程，而且實際上一時難以完全反應(yīng)，因此，體積極不穩(wěn)定。

2、對含水率有苛刻的要求，據(jù)有關(guān)試驗資料和使用經(jīng)驗表明，含水率控制在7%～10%之間砌體可獲得較好的粘結(jié)力和抗剪強度，否則影響明顯。

第三篇：J507焊條焊接氣孔形成及工藝措施2013

申請焊接技師論文

堿性焊條焊接氣孔形成及預(yù)防措施

申請職稱： 技 師 專 業(yè)： 焊 接 姓 名： 石 書 祥 指導(dǎo)老師： 譚 建

2013年 7 月 30 日

堿性焊條焊接氣孔形成及預(yù)防措施

煙臺工貿(mào)學(xué)校 石書祥

摘要：

氣孔就是焊接時，熔池重的氣泡在凝固時未能逸出，而留下來形成的空穴。J507堿性焊條焊接時多為氮氣孔、氫氣孔和CO2孔。平焊時要較其他位置氣孔多；打底層要比填充、蓋面多；長弧要比短弧多；斷弧要比連弧多；引弧、收弧和接頭處要比焊縫其他位置多。由于氣孔的存在，不但會降低焊縫的致密性，削弱焊縫的有效截面積，還會降低焊縫的強度、塑性和韌性。文中以J507焊條焊前準備、熔滴過渡的特點、選擇焊接電源、合適的焊接電流、合理的引弧和收弧、短弧操作直線運條等方面做以工藝措施控制，在焊接生產(chǎn)中得到了很好的質(zhì)量保證。

關(guān)鍵詞：氣孔 熔滴過渡 工藝參數(shù) 短弧

堿性焊條焊接氣孔形成及預(yù)防措施

在2010年山東省全國技校學(xué)生技能大賽選拔賽中，其中一項比賽項目是板橫位J507堿性焊條打底，CO2氣體保護焊填充蓋面。該項比賽后對焊件拍片檢驗時發(fā)現(xiàn)：全省參賽選手的作品，只有聊城職教中心一家的焊件拍片合格，其他十幾家學(xué)生焊件拍片都不過關(guān)。作為煙臺市的代表隊事后我們對造成焊件拍片不過關(guān)的原因做了多方面的研究分析，翻閱了大量的資料，請教了工廠中技術(shù)經(jīng)驗豐富的老師傅，請教了市職教室的老師，特別是暑假學(xué)習(xí)期間有幸聽了譚建老師的講課，并仔細向譚老師請教了這方面的問題，得到譚老師悉心指導(dǎo)，最后對堿性焊條焊接過程中氣孔的形成機理和預(yù)防措施有了更加深入的認識，總結(jié)出來以便大家共同探討使我們能把堿性焊條焊接教學(xué)工作做得更好。有不足之處敬請各位前輩。同行批評指正。

1、氣孔形成的原因

氣孔產(chǎn)生的原因是焊接過程中產(chǎn)生的氣體及熔池周圍的氣體被液態(tài)金屬吸收后在凝固過程中因溶解度急劇下降，這些氣體以氣泡形式逐漸自焊縫中逸出，來不及逸出的氣體殘留在焊縫內(nèi)就形成氣孔。形成氣孔的氣體主要有氫氣和一氧化碳。從氣孔的分布狀態(tài)看有單個氣孔、連續(xù)氣孔、密封氣孔；從氣孔的部 2 位不同可分為外部氣孔和內(nèi)部氣孔；從形狀看有針孔、圓氣孔、條狀氣孔（氣孔呈條蟲形，是圓氣孔的連續(xù)）、鏈狀和蜂窩狀氣孔等。

J507堿性焊條的熔滴過渡狀態(tài)為粗熔滴短路狀態(tài)，加之焊條本身制造中出現(xiàn)了偏心，焊藥藥皮脫落等原因以及對焊條烘干狀態(tài)要求比較高，因而往往在操作中熔池保護不良形成了氣孔缺陷，這種氣孔缺陷往往存在于搭建焊或第一層焊縫中。不但對焊接質(zhì)量造成影響，而且也給返修工作帶來了困難。

2、控制氣孔產(chǎn)生的具體措施

2.1清理焊接部位

堿性焊條的特點是對鐵銹、油污及水分的敏感性大，焊接時如不清理徹底極易產(chǎn)生氣孔，因此，焊接部位要求在焊接前必須對坡口及焊縫兩側(cè)20mm的范圍內(nèi)，包括內(nèi)部兩側(cè)進行仔細的清理，將鐵銹、油污、水分等贓物清理干凈，必要時打磨，直至露出金屬光澤。多層多道焊時，將每道的熔渣、飛濺物仔細清理，焊縫的表面盡可能的平滑，咬邊、焊瘤、焊趾過度過大的部位要用細砂輪仔細打磨，直至表面光滑平整，方可進行下一道焊接。2.2 選擇合理的坡口形式

在焊接前，應(yīng)根據(jù)不同的技術(shù)要求選擇合理的坡口形式，當(dāng)板厚在20mm以上時對接坡口應(yīng)選用U型或雙邊U型坡口，而不應(yīng)選用V型或X型坡口因為V型或X坡口根部夾角較小，焊條頂端不容易接近坡口根部，常在打底焊時造成偏吹，其后果不是產(chǎn)生夾渣，未焊透，就是出現(xiàn)氣孔。而U型坡口具有焊條頂端與坡口接觸面積較大，便于施焊，能有效地保證打底焊的焊接質(zhì)量，所以必須選擇合理的坡口形式。另外在打底焊操作過程中，一定要形成圓潤平滑的底部成型，不要在焊道兩邊形成夾角，否則清渣不干凈，留下的殘渣在填充層焊接時汽化后，不能全部逸出，很容易形成氣孔。2.3選擇焊接電源，確保電弧穩(wěn)定

J507焊條為高堿度的低氫型焊條，該焊條在直流焊機反極性時方可正常使用。因此無論采用何種類型的直流焊機，其溶滴過渡均由陽極區(qū)向陰極區(qū)過渡。在一般手工電弧焊時，陰極區(qū)溫度略低于陽極區(qū)溫度。因此，無論何種過渡形式溶滴到陰極區(qū)后溫度均會降低，造成了該種焊條各溶滴的聚合過度到溶池中去，即形成了粗溶滴過渡形式。但由于手工電弧焊是人為的因素：如焊工熟練程度、電流電壓大小等不同，其溶滴的大小也是不均勻的，形成了氣孔等缺陷。同時，堿性焊條藥皮中又含有大量的螢石，在電弧作用之下分解出電離電位較高的氟離子，使得電弧的穩(wěn)定性變差，進而又造成了電焊時溶滴過渡的不穩(wěn)定因素。因此要解決J507焊條手工電弧焊的氣孔問題，必須從工藝措施上入手，以確保電弧溶滴過渡的穩(wěn)定。

我們通常采用直流焊接電源分為兩種類型：旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機和硅整流式直流焊機。雖然它們的外特性曲線均屬下降特性，但是因旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機是通過選裝換向極達到整流目的地，因而其輸出的電流波形呈規(guī)則形狀的擺動，這勢必在宏觀上為一額定電流，在微觀上輸出電流為小幅度變化，尤其在熔滴過渡時造成擺動幅度增加。對于硅整流直流焊機是靠硅元件整流后進行濾波處理，雖然輸出電流有波峰和波谷，但總體上是平滑的，或稱在某一過程中是極少量有擺動的，它因此可以認為是連續(xù)的。因此其受溶滴過渡的影響較小，在溶滴過渡時引起的電流波動不大。在焊接工作中以兩種類型焊機焊接得出結(jié)論，硅整流焊機比旋轉(zhuǎn)式直流弧焊機出現(xiàn)的氣孔的幾率均有所降低。經(jīng)分析實驗結(jié)果，認為采用J507焊條施焊時要選擇硅整焊機流焊接電源，這樣可以確保電弧穩(wěn)定避免氣孔缺陷的產(chǎn)生。2.4、選擇合適的焊接電流

由于采用J507焊條焊接，焊條除藥皮以外在焊芯中也含有大量的合金元素，以增強焊縫接頭強度，消除產(chǎn)生氣孔缺陷的可能性。而由于采用較大的焊接電流，溶池變深，冶金反應(yīng)激烈，同時造成合金元素?zé)龘p嚴重。；因為電流過大，明顯的使焊芯電阻熱猛增，焊條發(fā)紅，造成焊條藥皮中的有機物過早分解而形成氣孔；而電流過小。熔池的結(jié)晶速度過快，熔池中氣體來不及逸出而產(chǎn)生氣孔。加之采用直流反極性，陰極區(qū)溫度偏低，即使在激烈反應(yīng)下生成的氫原子溶解于溶池之中也無法很快地被合金元素置換出來，即使氫氣迅速浮出焊縫之外，而溶池過熱后又迅速冷卻，使得殘余的氫形成分子凝固在溶池焊縫之中形成了氣孔缺陷，因此考慮合適的焊接電流是相當(dāng)必要的。低氫型焊條比同規(guī)格的酸性焊條一般略小10~20%左右的電流。在生產(chǎn)實踐中，對低氫型焊條可用該焊條直徑的平方乘以十作為參考電流。3.2mm焊條可定為90~100A、4.0mm焊條可定為160~170A作為參考電流，通過實驗作為選定工藝參數(shù)的依據(jù)。這樣可以 4 減少合金元素的燒損，避免氣孔出現(xiàn)的可能。2.5 合理的引弧和收弧

J507焊條焊接接頭產(chǎn)生氣孔的幾率比其他部位要大，這是因為接頭處往往在焊接時比其他他部位的溫度略低。因為更換新焊條使原收弧處已經(jīng)有一段時間的散熱，在新的焊條端部也有可能有局部銹蝕，使得在接頭處產(chǎn)生密集氣孔，要解決由此造成的氣孔缺陷，除在剛開始操作時在起弧端部在引弧板上輕擦引弧，以清除端部的銹跡。在中間各接頭部位，必須采用超前引弧的方法，就是在焊縫前10~20mm處引弧穩(wěn)定后，再拉回到接頭收弧處，以便對原收弧出進行局部加熱，待形成溶池以后再低壓電弧，略上下擺動1~2次即正常運條焊接。收弧時應(yīng)盡量保持短弧，以保護溶池填滿弧坑，用點弧或來回擺動2~3次填滿弧坑達到消除收弧處產(chǎn)生氣孔的目的。2.6短弧操作直線運條

一般J507焊條都強調(diào)采用短弧操作。短弧操作的目的在于保護溶池，使高溫沸騰狀態(tài)下的溶池不受外界空氣的侵入而產(chǎn)生氣孔。但短弧應(yīng)保持時何種狀態(tài)，我們認為要按不同規(guī)格的焊條而異。通常短弧是指弧長控制于焊條直徑2/3的距離。因為過小的距離，不但溶池看不清、不易操作且會因短路造成斷弧。過高及過低都達不到保護溶池的目的。在運條時應(yīng)采用直線運條為宜，回往復(fù)擺動過大會造成溶池保護不當(dāng)。對于厚度較大的（指≥16mm）可采用U型或雙U型坡口來解決，在蓋焊面時也可以多道焊盡量減少擺動幅度。在焊接生產(chǎn)中采用了以上方法，不但保證了內(nèi)在質(zhì)量而且焊道平滑整齊。

在操作J507焊條施焊時，除以上一些工藝措施防止可能產(chǎn)生氣孔以外，對一些常規(guī)要求的工藝處理不能忽視。例如：焊條烘干除水份油污，焊條的保溫存放，適當(dāng)?shù)慕拥匚恢靡苑乐蛊≡斐蓺饪椎?。只有結(jié)合產(chǎn)品的特點從工藝措施上進行控制，必定能有效地減少及避免氣孔缺陷。

注釋：

參考文獻：

（1）、《焊工》——馮金水、、北京、煤炭工業(yè)出版社、2005年、第1版

（2）、《焊工實用手冊》——陳杏醉、施岳良、、浙江、浙江科學(xué)技術(shù)出版社、1996年、第 5 一版

（3）、《焊工工藝與技能訓(xùn)練》——張夢欣中國勞動社會保障出版社、2007年、第一版

第四篇：在役壓力容器焊接裂紋的成因分析及預(yù)防措施

在役壓力容器焊接裂紋的成因分析及預(yù)防措施

陳冰川，陳偉民，朱偉青

（國核電站運行服務(wù)技術(shù)有限公司，上海 200233）

摘要：對某在役奧氏體不銹鋼壓力容器進行現(xiàn)場金相檢測時發(fā)現(xiàn)其下封頭的縱向焊縫處存在微裂紋。分析了裂紋的形成原因，結(jié)果表明該裂紋是由焊接引起的橫向沿晶液化裂紋和由壓制成型引起的縱向裂紋共同構(gòu)成的混合型裂紋。針對如何預(yù)防此類裂紋，提出了相應(yīng)的工藝改進措施。

關(guān)鍵詞：奧氏體不銹鋼； 壓力容器； 焊縫； 裂紋； 應(yīng)力分析 中圖分類號：

文獻標志碼：A

文章編號：

The Cause Analysis and Prevention Measures of Welding Cracks on the In-service Pressure Vessel

CHEN Bing-chuan，CHEN Wei-min，ZHU Wei-qing(State Nuclear Power Plant Service Co.Ltd., Shanghai 200233, China)Abstract: In the local metallographic examination process for an austenitic stainless steel in-service pressure vessel, the microscopic cracks had been found in the longitudinal weld of its lower head.Formation mechanism of cracks is analyzed, the result show that those cracks are composed of transverse liquefaction cracks cause by welding and vertical cracks caused by the suppression molding in manufacture.Some measures have proposed to the prevention of this kind of cracks.Keywords: austenitic stainless steel;pressure vessel;weld;cracks;stress analysis

在壓力容器、鍋爐和管道等設(shè)備部件制造中，常常需要依靠焊接工藝實現(xiàn)兩部分母材間的結(jié)合。由于在焊接過程中母材被瞬間加熱熔化形成熔池，隨后熔池液態(tài)金屬快速冷卻結(jié)晶而形成焊縫。在熔池金屬結(jié)晶過程中，焊接接頭的顯微組織會發(fā)生變化，產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形，同時可能產(chǎn)生各種焊接缺陷，從而影響焊接件的力學(xué)性能。因此焊接是一種比較容易出現(xiàn)缺陷的熱加工工藝。

金山某化工廠的在役壓力容器R2204A聚合反應(yīng)器標稱為II類容器，材質(zhì)為316L超低碳奧氏體不銹鋼，容器規(guī)格Φ5060×22 mm，運行介質(zhì)為有機催化劑，設(shè)計溫度200℃，業(yè)主方未提供其他有關(guān)的運行參數(shù)。該壓力容器主要由筒體和上下封頭組成，筒體為鋼板卷曲為圓筒狀后焊接而成，上下封頭則為多塊鋼板拼焊后冷壓制成橢圓形，最后筒體與上下封頭通過環(huán)形焊縫焊接而成，具體的焊接工藝不詳。在2009年12月國核電站運行服務(wù)技術(shù)有限公司按照《在用壓力容器檢驗規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定及業(yè)主方的委托，對其內(nèi)部進行了定期無損檢測和金相檢驗，檢測部位見圖1，包括橢圓形下封頭拼接鋼板的兩條縱向焊縫和一條筒體與封頭連接的丁字焊縫，圖中所示的1#、2#和3#依次為這三條焊縫上的現(xiàn)場金相檢驗的取樣部位。

圖1 壓力容器的檢測部位示意圖

Figure 1 Schematic diagram of pressure vessel inspection part 在對這三條焊縫進行滲透檢測時，表面均未出現(xiàn)記錄性缺陷顯示。滲透檢測對表面缺陷的檢出靈敏度一般為1mm寬，低于這一尺寸的缺陷一般難以通過滲透檢驗檢出。在滲透檢驗的焊縫中黑色區(qū)域為現(xiàn)場金相檢驗的取樣部位，如圖2所示。

a． 縱向焊縫的滲透檢測及金相檢驗的1#取樣部位

a.Penetration test and metallographic examination of No.1 sampling part on longitudinal weld

b． 丁字焊縫的滲透檢測及金相檢驗的3#取樣部位

b.Penetration test and metallographic examination of No.3 sampling part on T-weld 圖2 焊縫的滲透檢測及金相檢驗取樣部位

Figure 2 Penetration test and metallographic examination sampling part on weld 現(xiàn)場金相檢驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)封頭上的兩條縱縫（1#、2#取樣部位）的熔合線靠近母材側(cè)存在微裂紋，裂紋形貌如圖3所示。

a.100倍 a.100X

b.400倍 b．400X

圖3 縱向焊縫處的裂紋形貌

Figure 3 The cracks morphology of the longitudinal weld

檢測結(jié)果交給業(yè)主方后，按照《在用壓力容器檢驗規(guī)程》的安全狀況等級評定有關(guān)內(nèi)容，將該壓力容器的安全狀況等級降為4級。由于無法對在役壓力容器進行破壞性試驗，《在用壓力容器檢驗規(guī)程》中所要求的檢測方法主要包括無損檢測、硬度測定、金相檢驗、應(yīng)力測定和耐壓試驗等，而作為一種重要的分析手段，現(xiàn)場金相檢驗對壓力容器的完整性影響極小，可以在不破壞其使用的情況下研究材料的微觀組織變化，分析和推測這臺壓力容器產(chǎn)生微裂紋的產(chǎn)生原因，故對其的微裂紋成因分析主要借助于金相分析。裂紋的成因分析 1.1 橫向裂紋的成因

1.1.1 各區(qū)域金相組織的差異

焊接接頭包括焊縫、熔合區(qū)和母材熱影響區(qū)三個區(qū)域，各區(qū)域的組織和力學(xué)性能差異較大。從圖3可以看出，該焊接接頭的焊縫組織為奧氏體柱狀晶；在100倍的金相照片上可觀察到，其熔合線上方有較寬的黑色條狀區(qū)域，說明熔合區(qū)存在較嚴重的偏析和雜質(zhì)聚集，這種化學(xué)成分的不均勻性會導(dǎo)致力學(xué)性能嚴重下降，其組織為奧氏體柱狀晶+枝晶；熔合線下方為母材熱影響區(qū)中的過熱區(qū)，組織為較粗大的奧氏體孿晶。焊接接頭上的微裂紋多位于熔合區(qū)附近，向母材熱影響區(qū)沿晶擴展，一定數(shù)量的垂直于焊縫的橫向裂紋與少量平行焊縫但尚未貫穿的縱向裂紋構(gòu)成一條混合型裂紋帶。

1.1.2 液化裂紋的形成機理

在母材與焊縫交界處，即熔合區(qū)或多層焊縫層間的金屬由于在焊接過程中快速加熱和快速冷卻，且往往在晶間還存在低熔點合金和夾雜物，容易發(fā)生局部熔化而形成沿晶擴展的裂紋，這種裂紋稱為液化裂紋 [1]。

圖4 液化裂紋示意圖

Figure 4 Schematic diagram of liquid cracks

從縱向焊縫的金相照片中觀察到，該焊接接頭的熔合區(qū)過寬、低熔點共晶體偏析嚴重說明化學(xué)成分控制不佳，這些都對液化裂紋的形成產(chǎn)生了重要影響。結(jié)合微裂紋的形貌特征，認為其中的橫向裂紋主要是焊接熱裂紋中的液化裂紋，呈沿晶開裂方式產(chǎn)生在熔合區(qū)附近，向母材熱影響區(qū)中的過熱區(qū)發(fā)展，如圖4所示。

1.2 縱向裂紋的成因

縱向裂紋源于應(yīng)力集中引起的開裂，該壓力容器的封頭采用拼板焊接后再壓制成型工藝，在焊接完成后，內(nèi)部容易產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接變形。當(dāng)焊接后再進行封頭壓制成型時，焊接殘余應(yīng)力與冷壓成型應(yīng)力相疊加，造成焊縫局部區(qū)域應(yīng)力過高，使焊縫產(chǎn)生新的塑性變形，故誘發(fā)了縱向裂紋。關(guān)于焊接殘余應(yīng)力和冷壓成型應(yīng)力的具體分析如下：

1.2.1 焊接殘余應(yīng)力

由于焊接過程是局部加熱，焊接件各部分不能同步加熱和冷卻，也不能自由膨脹和收縮。在加熱時，焊縫金屬及其附近區(qū)域的母材受周圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹而受到塑性壓縮；在冷卻后不能自由收縮而受拉應(yīng)力，同時還可能發(fā)生焊接變形[2]。這種冷卻后的拉應(yīng)力如果不經(jīng)過恰當(dāng)?shù)娜?yīng)力處理便會成為焊接殘余應(yīng)力，影響焊接構(gòu)件的承載能力。

但對于奧氏體不銹鋼，一般不宜進行去應(yīng)力處理。因為奧氏體不銹鋼如果在500~850℃左右溫度下熱處理時易發(fā)生敏化，析出Cr23C6型碳化物[3]，導(dǎo)致不銹鋼的沖擊韌性以及耐腐蝕性能大大下降，甚至誘發(fā)再熱裂紋。顯然，焊接后未進行去應(yīng)力處理的奧氏體不銹鋼便會有少量殘余應(yīng)力存在[4]，為垂直于焊縫方向的拉應(yīng)力。

1.2.2 冷壓成型應(yīng)力

該封頭的制造工藝主要為三塊奧氏體不銹鋼拼板縱向焊接而成，之后在壓制力F的作用下，封頭拼板受壓變形，最終達到所要求的形狀。壓制過程采用冷壓成型工藝，工藝簡圖見圖5。

壓制力拼板焊縫

圖5 封頭壓制成型工藝示意圖

Figure 5 Schematic diagram of pressure molding process for lower head

在壓制過程中，在兩條縱向焊縫區(qū)域內(nèi)，外加壓制應(yīng)力會引起內(nèi)應(yīng)力，其方向為垂直于焊縫的拉應(yīng)力，如圖6所示。這種拉應(yīng)力與焊接殘余應(yīng)力相疊加，在力學(xué)性能最差的焊縫熔合區(qū)附近造成應(yīng)力集中，導(dǎo)致焊縫熔合區(qū)內(nèi)塑性較差的區(qū)域出現(xiàn)大量微裂紋。

a.拼板縱向焊縫剖面示意圖

a.Schematic diagram of the section of longitudinal weld in splice plate

b.熔合區(qū)任一點應(yīng)力分析

b.Stress analysis of random point in the fusion zone

圖6 焊縫區(qū)域應(yīng)力分析 Figure 6 Stress analysis of weld

按照斷裂力學(xué)理論[5]，斷裂強度因子KI于含穿透裂紋的無限板，Y??Y?a，式中：Y表示裂紋形狀系數(shù)，對

?；?表示裂紋擴展時受到的外加應(yīng)力值；a表示裂紋長度。在已形成的微裂紋處，應(yīng)力集中程度最高，?一旦超過了微裂紋能夠承受的應(yīng)力值后就會使裂紋不斷向前擴展，最終擴展為大致與焊縫平行的縱向裂紋。裂紋的預(yù)防措施

根據(jù)此種裂紋的成因分析結(jié)果，我們建議業(yè)主加強對該臺容器的檢測頻率，重點跟蹤微裂紋的擴展情況。同時，還為今后壓力容器封頭避免出現(xiàn)此類裂紋，提出了以下預(yù)防措施：

2.1 嚴格控制化學(xué)成分

嚴格限制奧氏體不銹鋼焊接材料和母材中的硫、磷等低熔點雜質(zhì)元素的含量；改進冶金技術(shù)，有效降低含碳量；適當(dāng)添加釩、鈦、鈮等微量元素。

2.2 控制焊接接頭質(zhì)量

業(yè)主方雖未能提供實際所采用的焊接工藝，但從焊縫金相照片上的熔合線過寬可推斷出焊接工藝存在問題，故建議在焊接方面應(yīng)當(dāng)控制焊接工藝參數(shù)以適當(dāng)提高焊縫成形系數(shù)，一般不采用大熱輸入量進行焊接。焊條電弧焊時，宜采用小焊接電流，快速多道焊，對于工藝要求高的焊縫，甚至可以采用澆冷水等措施以加速冷卻，防止焊縫晶粒嚴重長大和焊接熱裂紋的形成。采用合理的焊接順序來減小焊接應(yīng)力，并控制焊接質(zhì)量。在焊接后或封頭壓制完成后可進行低溫去應(yīng)力處理，溫度范圍控制在300~350℃，不宜超過450℃，以免析出高鉻碳化物造成晶界貧鉻，引起晶間腐蝕。同時在焊接過程中，應(yīng)采用氣體保護焊，避免其他雜質(zhì)進入熔池。

2.3 優(yōu)化封頭制造工藝

隨著原材料加工工藝的進步以及寬大的鋼板制造能力的提高，以上的拼板焊接壓制的封頭制造工藝已經(jīng)逐漸淘汰，而采用更先進的獨幅板材壓制成型技術(shù)來制造大型壓力容器的封頭。這種更先進的封頭制造工藝以及合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以有效地避免焊接和冷壓成型過程的應(yīng)力集中問題。結(jié)論

綜上所述，該容器的封頭拼板焊縫由于焊縫熔合區(qū)的化學(xué)成分控制不佳，存在嚴重偏析和夾雜物，使力學(xué)性能下降，從而增加了橫向的液化裂紋傾向；同時受到冷壓成型應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力的聯(lián)合作用，在熔合區(qū)應(yīng)力集中引發(fā)了縱向裂紋，一定數(shù)量的橫向裂紋與少量尚未貫穿的縱向裂紋構(gòu)成了一條混合型裂紋帶。

參考文獻 [1]王榮.焊接件的金相檢驗[M]// 徐祖耀,黃立本,鄢國強主編, 中國材料工程大典: 第26卷,材料表征與檢測技術(shù), 第7篇, 金相分析.北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2006;740~747.[2]王志海主編.熱加工工藝基礎(chǔ)[M].武漢:武漢工業(yè)大學(xué)出版社, 1996;174~179.[3]楊力.不銹鋼、耐熱鋼及高溫合金的金相檢驗[M]// 徐祖耀,黃立本,鄢國強主編, 中國材料工程大典:第26卷, 材料表征與檢測技術(shù), 第7篇, 金相分析.北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2006;719~722.[4]戈兆文主編.承壓設(shè)備焊接工程師[M].昆明:云南科技出版社, 2004;105.[5]褚武揚編著.斷裂力學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:科學(xué)出版社, 1978;11.

第五篇：CO2焊接時氣孔的產(chǎn)生原因及分類

CO2電弧焊時，由于熔池表面沒有熔渣蓋覆，CO2氣流又有較強的冷卻作用，因而熔池金屬凝固比較快，但其中氣體來不及逸出時，就容易在焊縫中產(chǎn)生氣孔。

可能產(chǎn)生的氣孔主要有3種：一氧化碳氣孔、氫氣孔和氮氣孔。一、一氧化碳氣孔產(chǎn)生CO氣孔的原因，主要是熔池中的FeO和C發(fā)生如下的還原反應(yīng)： FeO+C==Fe+CO，該反應(yīng)在熔池處于結(jié)晶溫度時，進行得比較劇烈，由于這時熔池已開始凝固，CO氣體不易逸出，于是在焊縫中形成CO氣孔。

如果焊絲中含有足夠的脫氧元素Si和Mn，以及限制焊絲中的含碳量，就可以抑制上述的還原反應(yīng)，有效地防止CO氣孔的產(chǎn)生。所以CO2電弧焊中，只要焊絲選擇適當(dāng)，產(chǎn)生CO氣孔的可能性是很小的。

二、氫氣孔

如果熔池在高溫時溶入了大量氫氣，在結(jié)晶過程中又不能充分排出，則留在焊縫金屬中形成氣孔。

電弧區(qū)的氫主要來自焊絲、工件表面的油污及鐵銹，以及CO2氣體中所含的水分。油污為碳氫化合物，鐵銹中含有結(jié)晶水，它們在電弧高溫下都能分解出氫氣。減少熔池中氫的溶解量，不僅可防止氫氣孔，而且可提高焊縫金屬的塑性。所以，一方面焊前要適當(dāng)清除工件和焊絲表面的油污及鐵銹，另一方面應(yīng)盡可能使用含水分低的CO2氣體。CO2氣體中的水分常常是引起氫氣孔的主要原因。

另外，氫是以離子形態(tài)溶解于熔池的。直流反極性時，熔池為負極，它發(fā)射大量電子，使熔池表面的氫離子又復(fù)合為原子，因而減少了進入熔池的氫離子的數(shù)量。所以直流反極性時，焊縫中含氫量為正極性時的1/3～1/5，產(chǎn)生氫氣孔的傾向也比正極性時小。

三、氮氣孔

氮氣的來源：一是空氣侵入焊接區(qū)；二是CO2氣體不純。試驗表明：在短路過渡時CO2氣體中加入φ（N2）=3%的氮氣，射流過渡時CO2氣體中加入φ（N2）=4%的氮氣，仍不會產(chǎn)生氮氣孔。而正常氣體中含氮氣很少，φ（N2）≤1%。由上述可推斷，由于CO2氣體不純引起氮氣孔的可能性不大，焊縫中產(chǎn)生氮氣孔的主要原因是保護氣層遭到破壞，大量空氣侵入焊接區(qū)所致。

造成保護氣層失效的因素有：過小的CO2氣體流量；噴嘴被飛濺物部分堵塞；噴嘴與工件的距離過大，以及焊接場地有側(cè)向風(fēng)等。

因此，適當(dāng)增加CO2保護氣體流量，保證氣路暢通和氣層的穩(wěn)定、可靠，是防止焊縫中氮氣孔的關(guān)鍵。

另外，工藝因素對氣孔的產(chǎn)生也有影響。電弧電壓越高，空氣侵入的可能性越大，就越可能產(chǎn)生氣孔。焊接速度主要影響熔池的結(jié)晶速度。焊接速度慢，熔池結(jié)晶也慢，氣體容易逸出；焊接速度快，熔池結(jié)晶快，則氣體不易排出，易產(chǎn)生氣孔。

CO2氣體保護焊中產(chǎn)生氣孔的原因及對策

發(fā)布日期：2012-12-06 來源：《現(xiàn)代焊接》 作者：鄧才智 瀏覽次數(shù)：2247 摘要：氣孔是焊接過程中常見的缺陷，將嚴重影響焊縫的力學(xué)性能。本文分析了CO2氣保焊氣孔產(chǎn)生的種類、危害性及影響因素，探討了預(yù)防氣孔產(chǎn)生的工藝措施。實踐證明，采用合理的焊接工藝將有效控制氣孔缺陷，獲得滿意的焊縫質(zhì)量。

摘要：氣孔是焊接過程中常見的缺陷，將嚴重影響焊縫的力學(xué)性能。本文分析了CO2氣保焊氣孔產(chǎn)生的種類、危害性及影響因素，探討了預(yù)防氣孔產(chǎn)生的工藝措施。實踐證明，采用合理的焊接工藝將有效控制氣孔缺陷，獲得滿意的焊縫質(zhì)量。關(guān)鍵詞：CO2氣體保護焊；氣孔；預(yù)防 前言

CO2氣體保護焊是指利用CO2作為保護氣體，以焊絲和焊件之間產(chǎn)生的電弧來熔化被焊金屬的熔化極半自動電弧焊，與手工電弧焊相比，CO2氣體保護焊具有生產(chǎn)效率高、焊接變形小、操作簡單，適用于各種位置焊接等優(yōu)點，是工程機械制造車間采用的主要焊接方法，但是在實際生產(chǎn)過程中，如果焊接工藝選擇不當(dāng)，再加上焊工操作技能水平所限，導(dǎo)致在焊縫中容易出現(xiàn)氣孔，影響焊縫的質(zhì)量，對產(chǎn)品質(zhì)量留下安全隱患。因此，在結(jié)構(gòu)件焊接過程中，如何避免焊縫中氣孔的產(chǎn)生，是提升焊縫質(zhì)量的重點之一。1 氣孔的種類及危害 1.1氣孔的特點

氣孔是指焊接時，熔池中的氣體在凝固前未能完全逸出而殘留下來形成的空穴。常見的有氫氣孔、氮氣孔、一氧化碳氣孔等。車間結(jié)構(gòu)件施焊后焊縫中出現(xiàn)的氣孔如圖1所示。

圖1 焊縫中出現(xiàn)氣孔

1.1.1氫氣孔

氫可以溶解于液態(tài)金屬，高溫下焊接熔池中存在大量被溶解的氫，在金屬結(jié)晶的過程中，氫氣溶解度隨溫度降低而急劇減小，這些氣體來不及從熔池中逸出，就會在焊縫中形成氣孔。氫主要來自焊絲和工件表面的油污、鐵銹以及CO2氣體中所含的水分。氫氣孔大多出現(xiàn)在焊縫表面，呈喇叭口形，如圖2所示。

[1]

圖2 氫氣孔特征

1.1.2 氮氣孔

氮氣能溶于液態(tài)金屬，在熔池冷卻結(jié)晶過程中來不及逸出會形成氮氣孔。氮氣孔主要是因為CO2氣體氣流保護效果不好或者CO2氣體純度不高造成。氮氣孔多在焊縫表面，有時成堆出現(xiàn)，與蜂窩相似。1.1.3一氧化碳氣孔

當(dāng)焊縫反應(yīng)中脫氧元素（Si、Mn）不足時，導(dǎo)致大量的FeO不能被還原，因而進入熔池中發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生CO氣孔，方程式如下，CO氣孔在焊縫內(nèi)沿結(jié)晶方向分布，如條蟲狀，如圖3所示。

FeO+C=Fe+CO↑

圖3 氮氣和一氧化碳混合氣體特征

1.2氣孔的危害

1.2.1削弱焊縫的有效工作截面，降低焊縫接頭的抗變形、抗斷裂能力；

1.2.2焊接過程中本身存在熱量和成分分布的不均勻，導(dǎo)致焊接過程中不可避免存在內(nèi)應(yīng)力。在外部應(yīng)力尤其是動載荷作用下，不規(guī)則分布的氣孔會引發(fā)應(yīng)力集中，從而降低焊縫的疲勞強度，使氣孔與焊縫裂紋連通造成穿透性破壞，增加焊縫脆性斷裂的幾率。2 產(chǎn)生氣孔的原因 2.1 電流和電壓的影響

焊接電壓主要決定于送絲速度，焊接電流的大小還與電流極性、焊絲的干伸長、焊絲直徑等因素相關(guān)。電弧電壓（主要取決于電弧長度）則與焊接電流，即合適的熔滴過渡型式有關(guān)。熔滴過渡的穩(wěn)定性決定了焊接過程中的平穩(wěn)和飛濺的大小。對于細絲CO2焊接，電弧電壓和焊接電流的匹配關(guān)系如圖4所示。[2]

圖4 電弧電壓與電流對應(yīng)關(guān)系 2.2 焊接速度的影響

焊接速度過大時，會引起焊縫兩邊咬邊，而速度過小時會導(dǎo)致燒穿等缺陷。在不影響焊縫成形的前提下，適當(dāng)選取慢速將使焊接熱輸入值提高，有利于減小氣孔的產(chǎn)生。2.3 氣體流量的影響

流量過大，容易產(chǎn)生紊流，惡化氣體保護效果；流量過小，CO2氣體未能充分保護熔池，使焊縫中產(chǎn)生氣孔的傾向加大，尤其是N2孔。一般說來，200A以下的薄板，CO2氣體流量為10～15L/min；200A以上的薄板，CO2氣體流量為15～25L/min。2.4 外界氣流的影響

CO2氣保焊時，由于氣體保護層是柔性的，容易受外界氣流的影響而產(chǎn)生氣孔。因此，當(dāng)焊接場地風(fēng)速超過2m/s時，應(yīng)設(shè)置必要的防風(fēng)措施，嚴禁出現(xiàn)穿堂風(fēng)。2.5 焊絲干伸長的影響

干伸長太大，電弧不穩(wěn)，難以操作，同時飛濺也較大，可能破壞保護氣而產(chǎn)生氣孔。但干伸長過小時，電流增加，弧長變短，飛濺物會大量粘在噴嘴內(nèi)壁，影響CO2氣體的保護效果，導(dǎo)致氣孔的產(chǎn)生。因此，焊絲伸出長度以10～12倍焊絲直徑為宜，一般在10～20mm范圍內(nèi)。2.6 焊絲種類的影響

影響焊縫產(chǎn)生氣孔的因素有兩個方面，一方面是焊絲本身所含的化學(xué)成分的影響，焊絲含碳量較高，在焊接過程中會因劇烈的氧化還原作用而產(chǎn)生較大的飛濺，并產(chǎn)生氣孔。因此，一般要求焊絲含碳量不超過0.11%；另一方面，焊絲成分應(yīng)符合相關(guān)標準并含足夠的脫氧元素Si和Mn，因Si和Mn元素與O2的結(jié)合能力比Fe大，可以有效抑制CO2對Fe的氧化作用，防止CO氣孔的產(chǎn)生，目前國內(nèi)的CO2焊絲大都采用鍍銅作為保護層，并以化學(xué)鍍?yōu)橹?，化學(xué)鍍層結(jié)合強度低，鍍銅層不均勻，易掉銅屑，并且鍍銅容易生銹，所以，在使用前應(yīng)檢查焊絲的表面質(zhì)量，以減少產(chǎn)生氣孔的來源。2.7 其他影響

CO2氣體純度小于99%，飛濺物將噴嘴堵塞，母材和坡口附近打磨不干凈，電弧過長或偏吹等。3預(yù)防和減少氣孔產(chǎn)生的對策

3.1根據(jù)材料特點、板厚及坡口型式選擇合適的焊接工藝參數(shù)，保持焊接過程的穩(wěn)定性，減少氣孔的產(chǎn)生。

3.2選用與母材合適的焊絲、焊劑及保護氣體，焊前清理坡口及兩側(cè)20～30mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹及氧化物等雜物，保證氣路及送絲結(jié)構(gòu)暢通。

[3]3.3根據(jù)實際情況，焊前對工件進行預(yù)熱，選用合適的焊接速度，在焊接終了和焊接中途停頓時，應(yīng)慢慢撤離焊接熔池，使熔池緩慢冷卻，從而使氣體充分從熔池中逸出，減少氣孔的產(chǎn)生。3.4盡量采用短弧焊接規(guī)范，填加焊絲要均勻，操作時應(yīng)適當(dāng)擺動，同時防止有害氣體入侵。4結(jié)束語

綜上所述，CO2氣保焊中產(chǎn)生氣孔的原因是多方面的。為了減少焊接過程中氣孔的產(chǎn)生，除了嚴格遵照焊接工藝規(guī)程，提高操作技能水平等之外，在施焊現(xiàn)場還應(yīng)該多注意觀察和思考，積極分析氣孔產(chǎn)生的原因，采取有效的工藝措施，才能獲得滿意的焊接接頭，達到控制焊接質(zhì)量的目的。

構(gòu)成氣孔的氣體，一是來自于周圍介質(zhì)，二是化學(xué)冶金反應(yīng)的產(chǎn)物。按不同的來源，氣體可以分為兩類：一類是高溫時能大量溶于液體金屬，而在凝固過程中溶解度突然下降的氣體，如H2、N2；另一類是在熔池進行化學(xué)冶金反應(yīng)中形成而又不溶解于液體金屬中的氣體，如CO、H2O。焊接低碳鋼和低合金鋼時，形成氣孔的氣體主要是H2和CO，即通常所說的氫氣孔和一氧化碳氣孔。氫氣孔的主要來源是焊條藥皮和焊劑中的有機物、結(jié)晶水或吸附水、焊絲與母材表面的油污、鐵銹以及空氣中的水分等，在高溫下分解產(chǎn)生H2,氫分子進一步分解為氫原子和離子。氫在液態(tài)金屬中的溶解度很高，在高溫時熔池和熔滴就有可能吸收大量的氫。而當(dāng)溫度下降時，溶解度隨之下降，即熔池開始凝固后，氫的溶解度要發(fā)生突變。隨著固相增多，液相中氫的濃度必然增大，并聚集在結(jié)晶前沿的液體中，使其濃度升高處于過飽和狀態(tài)，形成氣泡。氣泡長大到一定程度上浮，當(dāng)氣泡上浮速度小于結(jié)晶速度時就形成氫氣孔。

CO主要是FeO、O2或其它氧化物與C作用的產(chǎn)物。即 [C]+[O]=CO(1)[FeO]+[C]=CO+[Fe](2)[MnO]+[C]=CO+[Mn](3)[SiO2]+2[C]=2CO+[SiO](4)碳對氧的親和力隨溫度升高而增大，高溫下碳比鐵、錳、硅等元素對氧的親和力都大些。因此，上述反應(yīng)主要發(fā)生在熔滴區(qū)和熔池頭部。CO不溶于液態(tài)鐵中，在高溫形成后很容易形成氣泡并迅速排出，不僅不會形成氣孔，而且氣泡析出時使熔池沸騰，有助于其它氣體和雜質(zhì)排出。生成氣孔的CO是在冶金反應(yīng)后期形成的。熔池開始凝固后，液體金屬中的C和FeO的濃度隨固相增多而加大，造成二者在液體金屬某一局部富集，濃度增加促使了式（2）的反應(yīng)進行，而生成一定數(shù)量的CO。這時形成的CO由于溫度 下降、液體金屬粘度增加及冷卻快等原因，難于從熔池中逸出，而被圍困于樹枝晶粒間。此外，式（2）的反應(yīng)是吸熱過程，促使冷速加大，對氣體析出更有利。

4影響氣孔生成的因素

在生產(chǎn)中一般將影響氣孔形成的因素歸納為冶金與工藝兩方面，而工藝因素往往是通過冶金反應(yīng)來起作用，所以解決氣孔的問題，冶金因素的作用更為重要。4.1 熔渣的氧化性

焊接時，熔渣的氧化性強弱對產(chǎn)生氣孔的傾向有明顯的影響。無論是酸性氧化物還是堿性氧化物，只有當(dāng)氧化性（或還原性）在一定范圍之內(nèi)時焊縫才不會產(chǎn)生氣孔。當(dāng)氧化性過強會出現(xiàn)CO氣孔，還原性過強則出現(xiàn)氫氣孔。酸、堿性熔渣對氣孔的敏感性不同，堿性焊條對CO氣孔和氫氣孔都更為敏感。4.2 焊條藥皮與焊劑組成物的影響

堿性焊條藥皮中加入一定的CaF2，在焊接時可與氫、水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生穩(wěn)定的氣體化合物HF，減少氫氣的來源，有效防止了氫氣孔；高硅高錳焊劑（HJ431）中加入一定的CaF2，焊接時CaF2與SiO2作用后，生成SiF4亦可起到脫氫作用。含有CaF2的焊條藥皮或焊劑中，為穩(wěn)定電弧而需加入K、Na等低電離電位物質(zhì)，使對鐵銹敏感性增加，導(dǎo)致氣孔傾向加大。4.3 鐵銹及水分等的作用

母材表面的氧化皮、鐵銹、水分、油漬以及焊接材料中的水分也是導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生的重要原因。其中以母材表面的鐵銹的影響最大。即 3Fe2O3=2Fe3O4+O(5)2Fe3O4+H2O=3Fe2O3+H2(6)Fe+H2O=FeO+H2(7)Fe3O4+Fe=4FeO(8)Fe2O3+Fe=3FeO(9)結(jié)晶水分解后產(chǎn)生H2、H、O及OH等.上述反應(yīng)的結(jié)果,在增強了氧化作用的同時又提高了氫的分壓, 因而使CO氣孔與氫氣孔的傾向都有可能增大.焊接材料中殘存的水分和金屬表面的油漬在高溫時分解也要增加氣孔傾向。