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氩弧焊的影响,主要谈氩气的应用要求和注意事项

更新时间:2008-8-8 22:16:00

    钨极氩弧焊(简称氩弧焊)是钨极惰性气体保护焊的一种。由于其焊接工艺的再现性强,焊接质量稳定,焊缝成形较好的特点,在许多重要工业部门都有较广泛的应用。近几年尤其在锅炉管道、输油输气管线工程中得到了极大的推广和应用。但是,在氩弧焊操作过程中由于采用焊接工艺措施不当,加之焊工操作水平所限,导致焊缝中出现气孔缺陷的几率较大,使拍片合格率明显下降,严重影响了焊缝的焊接质量,甚至有些操作者遇到气孔束手无策,某些单位或部门甚至放弃采用氩弧焊方法,直接影响氩弧焊方法的推广应用。
本文主要根据现场经验和教学实践,针对气孔缺陷,分析了气孔特点及影响因素,阐述了防止出现气孔的工艺措施。对氩弧焊工艺的应用,提高氩弧焊接质量,具有重要和实际的意义。
气孔的特点及危害
气孔的特点
气孔是焊接时熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留在焊缝金属中所形成的空穴,是氩弧焊时常见的也是主要的一种焊接缺陷。其形状有球形、椭圆形、旋风形和条虫状等。在焊
缝内部的称内部气孔,露在焊缝表面的称外部气孔。气孔的大小不等,有时是单个存在,有时是密集在一起或是沿焊缝连续分布。
气孔的危害
气孔是体积性缺陷,对焊缝的性能影响很大。其危害性主要是会降低焊缝的承载能力。因为这些缺陷占据了焊缝金属一定的体积,使焊缝的有效工作截面积减小,因而也就相应降
低了焊缝的力学性能,使焊缝的塑性,特别是弯曲和冲击韧度降低得更多。如果气孔穿透焊缝表面,特别是穿透接触介质的焊缝表面,介质积存在孔穴内,当介质有腐蚀性时,将形成集中腐蚀,孔穴逐渐变深,变大,以至腐蚀穿孔而泄漏。从而破坏了焊缝的致密性,严重时会由此而引起整个金属结构的破坏。所以,防止焊缝中产生气孔,保证焊缝的焊接质量,是非常值得注意的问题。

气孔的形成及影响因素
气孔的形成
焊接过程中,熔池的周围充满着成分复杂的各种气体,这些气体主要来自周围的空气,焊件上的杂质如铁锈、油漆、油脂受热后所产生的气体等。所有这些都不断地与金属熔池发
生作用。一些气体通过化学反应或溶解等形式进入熔池,使熔池的液体金属吸收了相当多的气体。如果这些气体排出较快,熔池结晶较快,就不会形成气孔。但是如果气体的产生正处在熔池的结晶过程中,而结晶过程进行较快时,气体来不及排出熔池,就会残留在焊缝中形成气孔。
形成气孔的影响因素
氩弧焊焊缝中气孔的生成往往是几种气体共同作用的结果,而起主要作用的气体是?6和26.
氩弧焊的影响
焊接区的?6来自于各个方面,某些组成物的结晶水和工件表面杂质等,都含有?6的成分。同时由于冶炼钢中也残留有?6,它们在电弧高温作用下形成气泡猛烈地向外排出,在焊缝冷却过程中,来不及浮出的?6便形成气孔。
氩弧焊的影响
26主要来自空气。26在基本金属和焊丝中的质量分数不很大,在钢中和其它铁合金中是以氮化物固溶体及气态形式存在。26在钢中的溶解度随温度下降而剧烈变化,析出的26形
成气泡从熔池中排出,来不及排出的气泡残留在焊缝中形成气孔。应该说,26形成气孔是在没有足够充分的保护条件下,使电弧和焊接熔池中的金属受到空气的作用而造成的。
$防止气孔产生的工艺措施
产生气孔的因素很多,既有冶金因素,又有工艺因素,在某些条件下还受环境介质的影响。任何一个环节的疏忽都将导致气孔的产生。尽管不同气孔产生的条件有差异,但选用正
确的焊接工艺,采取有效的防止气孔的措施,培训焊工,提高操作技能则是防止气孔产生的基本途径。
工件和填充焊丝的焊前清理
氩弧焊焊对油、锈、水非常敏感,极易产生气孔,因此对材料的表面质量要求较高。焊前必须经过严格的清理,必须对待焊工件坡口内外71@7!AA范围内进行清理打磨,去除表面氧化膜、油脂和水份等杂质,露出金属光泽。同时对焊丝表面的油脂、铁锈也要用砂纸进行打磨,露出金属光泽。
氩弧焊焊中气孔的影响因素及其防止措施

氩气纯度及流量
氩气及纯度
氩气是惰性气体,具有高温下不分解又不与焊缝金属发生氧化反应的特性。氩气纯度对焊接质量有较大的影响。氩气中氧、二氧化碳、氢、水份等杂质含量超过标准规定时,会使电弧不稳定,焊缝力学性能下降,焊缝气孔增加,成形恶化等。当氩气纯度为99.999%时可完全满足使用要求。当气瓶用至内压0.5MPa左右时,因此时含水量有所增加1应停止使用。
氩气流量
氩气流量是影响保护效果的另一个重要参数。流量的大小是获得优质焊缝的关键。当氩气流量太大时,不仅浪费氩气,且会产生紊流,将空气卷入保护区,反而降低保护效果,
导致电弧不稳,焊缝产生气孔现象。反之氩气流量过小时保护气体挺度不够,排除周围空气的能力弱,空气容易侵入熔池,保护效果变差,使焊缝产生气孔。因此,必须选择合适的
氩气流量。
氩气流量可由下面经验公式确定:
!"#〓$
式中,!为氩气流量,$为喷嘴直径,#为系数($(&2
%(#)。所以,氩气流量一般在32,45678为宜。在确定气体流量同时,要确保气路畅通,各部位接点不得有堵、漏现象。
喷嘴直径
喷嘴直径的大小,直接影响保护区的范围。如果喷嘴过大,不仅浪费氩气,而且限制焊接位置,同时有碍操作,影响焊接质量。喷嘴直径过小,则保护效果不良,产生气孔,使焊缝质量下降,喷嘴本身也易被烧损。
喷嘴直径的大小可由下面经验公式确定:
$9:#(!2'(!;%
式中,$为喷嘴直径,%为钨极直径。
喷嘴直径一般在32%#66为宜。
'("钨极伸出长度
钨极伸出长度要适当。伸出过长,氩气保护钨极与熔池效果变差。伸出过短,保护效果虽好1但会阻挡焊工的视线。所以,通常钨极伸出长度以32&66为宜。另外施焊时在不影响焊工操作视线的情况下,应尽可能采用短弧焊接,一般钨极与熔池的距离为#2'66,即电弧的长度。电弧过长,增大了喷嘴与焊件之间的距离,保护效果变差,产生气孔。电弧过短,钨极与焊丝易碰撞发生短路,焊接无法进行。
'(!焊接速度
焊接速度是主要的焊接工艺参数之一。焊接速度过快时,由于空气阻力对保护气层的影响;或遇侧向气流的侵袭,会使保护气层偏离钨极和熔池,从而使保护效果变差,产生气孔。且焊接速度显著影响焊缝成形。所以,施焊时应选择合适的焊接速度。
'(3焊枪与焊件后倾角
<=>焊时,在不妨碍焊工操作视线的情况下,焊枪应尽量垂直或与焊件表面后倾?!@2&!@夹角。夹角过小,其内侧产生紊流,外侧氩气挺度不够,气体保护效果变差,易产生气孔。
'(?外界气流
<=>焊时,由于氩气保护层是柔性的,极易受到外界气流因素的扰动而遭破坏,产生气孔,因此焊接场地或通风设施风力不宜太大。焊接管道时,封闭管口,严禁穿堂风。另外<=>
焊不宜在室外进行操作。当必须在室外作业时,风速必须不大于%65A。无特殊的防风措施,严禁施焊。
'(&焊接程序控制装置
'(&(%提前送气
新型氩弧焊机中,<=>焊接开始时,一般采用高频振荡器产生的高频高压,击穿钨极与工件之间的间隙而引燃电弧。引弧前提前'2"A输送氩气,以驱赶管内空气,使引弧处在气体保护中,防止钨极与熔池引弧时氧化产生气孔。
'(&(#滞后关气
新型氩弧焊机中,<=>焊接结束时,通常采用电流衰减熄弧装置。焊接结束时只要闭合控制开关,电流就会逐渐减小至熄弧,同时氩气滞后'2!A停气,以保护尚未冷却的钨极和熔池。简易氩弧焊机中则没有电流衰减装置,气路是常开的,不存在提前送气和滞后关气,可采用提高焊速法熄弧。当焊接结束时,先停止送丝,同时压低电弧,稍快焊速向前进方向沿坡口面移动%$66后,抬起断弧,同样也可以达到电流衰减、滞后关气保护熔池缓冷的目的。如果熄弧不正确,会在收弧处产生弧坑裂纹、气孔等缺陷,因此必须掌握正确的熄弧方
法。
'(,填充焊丝
一般常用点滴断续填丝法填丝,也就是当送入电弧区的焊丝在熔池熔化后,立即将焊丝移出熔池,但焊丝热端头不得移出气体保护区,防止氧化。然后再将焊丝重复送入电弧区。
意,送入熔池的填充焊丝要平稳,要绝对防止焊丝与高温的钨极接触发生短路,以免钨极被污染、烧损,电弧的稳定性被破坏。送入熔池的填充焊丝不宜过快过猛,防止将空气带入熔池产生气孔。
'(%$操作技能
操作熟练程度是防止气孔的重要环节,每个<=>焊操作焊工要有过硬的基本功。焊枪、焊丝、工件之间必须保持正确的位置和相对角度,动作要协调配合。施焊时电弧要平稳,电
弧的高度必须均匀一致。引燃电弧后,当调整焊枪角度时,电弧长度不变,严禁忽高忽低,防止气体瞬间进入熔池产生气孔。同时要注意观察熔池的变化,提高对气孔的排除能力。
结语
氩弧焊焊具有优异的特性和广阔的应用前景。多年教学经验和现场施工实践证明,采取上述工艺措施,可有效地控制气孔,并能获得满意的焊缝质量。

 

 

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