焊接中气孔和飞溅的影响因素及其防止措施.pdf

工艺与设备建材与装饰2008年4月
二氧化碳气体保护焊接中气孔和飞溅的
影响因素及其防止措施
雷荣宾
（福建省工业设备安装有限公司）

摘要：CO2气体保护焊由于其高效、优质、节能、易于实现自动化等特点，在焊接领域的应用具有广阔前景。然而，由于其焊接过程中

出现的气孔、飞溅问题一直以来都制约着它的发展。本文针对CO2气体保护焊中出现气孔、焊接飞溅过大的缺陷，着重分析了以短路过渡
形式进行焊接时，气孔、焊接飞溅产生的影响因素，并阐述了防止产生气孔、减少飞溅的工艺措施。

关键词：CO2气体保护焊；气孔；飞溅；影响因素；防止措施；短路过渡

前言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。
二氧化碳气体保护焊（以下简称CO气保焊）是20世纪50
21.3气孔的形成及分析
年代初期发展起来的一种高效率、低成本的焊接技术，它以CO
2焊接过程中，熔池的周围充满着成分复杂的各种气体，这些
作为保护气体（有时采用CO+Ar的混合气体）进行焊接，具有
2气体主要来自周围的空气、焊件上的杂质、以及焊接过程中冶金
适用范围广、抗腐蚀能力强、便于监控，且适用于大电流焊接等
反应所产生的气体等。所有这些气体都不断地与金属熔池发生
特点。采用该技术大大提高了焊接质量和生产效率（比手工焊
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
高3~6倍），降低了成本和劳动强度，改善了劳动条件，取得了
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
显著效果，为生产施工发挥了巨大作用。因此CO气保焊在推
2晶较慢，就不会形成气孔。但是如果气体的产生正处在熔池的结
广应用中，创造了良好的经济效益和社会效益。尽管CO气保
2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
焊优点确实很多，但其焊接过程存在的飞溅大、易产生气孔等
残留在焊缝中形成气孔。
缺点，正因为这些缺点限制了CO2气保焊的进一步推广应用。
CO2气保焊的气孔一般有3种，即CO气孔、H2孔和N2孔。
其原因主要是因为，在CO2气保焊操作过程中由于采用焊接工
对于CO2气保焊来说，由于焊接区受到CO2气体的有效保护，产
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
生N2孔的可能性较小（N2主要来自周围的空气）。又因CO2气体
陷的几率较大，使X射线探伤一次合格率明显下降，严重影响
是氧化性保护气体，它可以与氢发生如下反应：
了焊缝的质量。以至于有些操作者遇到气孔缺陷和过多的飞溅
CO2+H2=CO+H2O（1）
时束手无策；有些单位甚至想放弃采用CO2气保焊方法，成为+
CO2+H=CO+OH（2）
直接影响CO2气保焊方法的推广应用。
由式1、2可知，由于CO2气体的氧化性，增加了焊接区域氧
1气孔的分压，使自由状态的氢被氧化而生成不溶于金属的水蒸汽和

羟基，从而减弱了H2的有害作用。所以CO2气保焊产生H2孔的
1.1气孔的特点倾向也较小，它对铁锈、油污和水份不那么敏感，具有较强的抗
气孔是焊接时熔池中的气体在凝固时未能逸出而残留在锈、抗潮能力。

焊缝金属中所形成的空穴，是CO2气保焊时常见的也是主要的CO气孔的产生主要是因为焊接时熔池中溶入了FeO，FeO
一种焊接缺陷。其形状有球形、椭圆形、旋风形和蠕虫形等。在和C发生了如下反应：
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[FeO]+[C]=[Fe]+CO（3）

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式3的反应条件是必须有充足的FeO才可能发生。对于CO2
续分布。常见的有氢气孔、氮气孔、一氧化碳气孔等。气保焊方法来说FeO的来源主要有3个，一是在焊接过程中熔

1.2气孔的危害池保护不好，空气中O2对Fe的氧化：

气孔是体积性缺陷，对焊缝的性能影响很大。其危害主要[Fe]+1/2O2=[FeO]（4）

是会降低焊缝的致密性，减少焊缝的有效工作截面积，致使焊二是CO2对Fe的直接氧化：

接接头的承载能力下降。因为这些缺陷占据了焊缝金属一定的CO2+[Fe]=[FeO]+CO（5）

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三是H2O气对Fe的氧化：

缝的力学性能，使焊缝的塑性，特别是弯曲性能和冲击韧度降H2O气+[Fe]=[FeO]+H2（6）

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当然，CO2保护气自行分解产生的CO（见式7）也是不可忽

缝表面，介质积存在孔穴内，当介质有腐蚀性时，将形成集中腐视的。由此可见，CO气孔是CO2气保焊中最常见的气孔。
蚀，孔穴逐渐变深、变大，以至腐蚀穿孔而泄漏。从而破坏了焊1.4产生气孔的影响因素及其防止措施
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，产生气