摘要：埋弧自动焊作为一种高效的焊接方法在制造业中得到了广泛的应用。但各种因素的影响使得埋弧焊焊缝易出现气孔等焊接缺陷。在压力容器的生产单位中，由于某些因素的影响，焊缝中也会出现气孔、裂纹、夹渣等焊接缺陷，直接影响了焊缝质量，其中气孔是最易产生并极具危害的缺陷之一。它使焊缝的致密度下降，强度降低，影响焊缝的一次合格率。因此尽量减少气孔缺陷是提高埋弧焊质量必须解决的一个重要问题。
关键词：埋弧焊；气孔；预防措施
一、问题的提出及自动埋弧焊的特点
在检验某公司蒸汽蓄热器时，宏观检验发现直径约4mm气孔，比平时常见的焊缝表面气孔尺寸要大，经过初步打磨后发现气孔内有类似夹渣物（见图一），该气孔位于焊缝边缘，打磨至17mm深度尚未完全消除，焊缝焊接方法为埋弧自动焊。后经查阅相关资料后发现，自动埋弧焊该类缺陷较为常见，属铁豆型气孔缺陷。
埋弧焊是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光、烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管材制造、箱型梁柱等重要承压、承重钢结构制作中的主要焊接方法。埋弧自动焊接时，引燃电弧、送丝、电弧沿焊接方向移动及焊接收尾等过程完全由机械来完成。近年来，虽然先后出现了许多种高效、优质的新焊接方法，但埋弧焊的应用领域依然未受任何影响。从各种熔化焊方法的熔敷金属质量所占份额的角度来看，埋弧焊约占10%左右，且多年来一直变化不大。
图一 气孔缺陷
二、气孔、铁豆缺陷形成原因
（１）焊缝附近母材的影响
焊缝附的近母材表面质量是产生气孔的重要因素之一，主要是指母材表面的铁锈、水分 、油污等影响因素。铁锈的主要成分为三氧化二铁（Fe2O3）与水（H2O）形成的络合物。水分在高温作 用下会分解出氢（H2）和氧（O2），在焊接熔池中，氢的溶解度很高，冷却时氢的溶解度急剧下降，容易形成氢气孔。同时分解出的氧（O2）经过焊接的冶金过程，会与金属材料中的碳（C）元素结合，从而形成一氧化碳（CO）气孔 。一般认为，在含碳量较低的钢材中由埋弧自动焊焊接产生的气孔主要是氢气（H2）型气孔，这是由于产生的一氧化碳（CO）含量极低，而氢气（H2）起主导作用。在气孔中有夹渣的情况下，气泡内的压力会比纯气孔（气孔内无夹渣）大，因此形成的夹珠型气孔会比一般纯气孔尺寸要大，且由于是受母材因素影响，这类气孔一般偏离焊缝中心，在焊缝边缘处较为常见。
（2）焊道表面深浅不均、工艺参数不当
厚板双面焊时，由于清根不彻底使焊道深浅不均匀，促使熔池急剧下淌而形成的气孔和夹渣。一般来说清根不彻底所形成的高低倾斜角度经测量往往超过技术规定允许的倾斜角度，因此造成电弧急剧拉长，液态金属与熔渣顺坡流入最低处。即使有电弧的吹力也难以阻挡。由于焊接速度的原因，流入深处的熔渣和气体还没有来得及充分浮出，电弧很快又向前了，熔池温度很快下降冷却结晶，形成气孔。另外，埋弧焊不能像手工焊那样靠操作焊条使熔池内的气体逸出，因而对气孔的敏感性较大。
（3）焊接电流过大易产生气孔
当电弧电压、焊接速度一定时，使用较大的焊接电流会使熔深较深，熔宽变化不大，因此焊逢形状系数值较小，这样的焊缝对熔池中的气体和夹杂物的上浮及逸出都是十分不利，从而形成气孔。
（4）装配间隙不当而产生的气孔
当装配间隙过大时，熔池反应加剧（需要长时间反应，否则影响焊缝高度），极易使焊缝背面的焊剂吸附潮气和灰尘，因此增大产生气孔的可能性。
（5）焊剂的影响
焊剂从烘干箱取出后露天放置，如果空气湿度超标，使得焊剂受潮，容易出现气孔 。埋弧焊接完成后，在回收焊剂时，会有一定数量的灰尘 、氧化物以及焊渣被收回，在下一道埋 弧焊时，这些杂质经过复杂的冶金反应，容易产生气孔等缺陷。除此之外，焊剂的颗粒度 、焊渣粘度以及焊剂的覆盖厚度对气孔的产生也有一定的影响 。
（6）焊丝的影响
焊丝由于存放不当，使得焊丝潮湿 、油污和氧化等污染 。在使用过程中也会产生气孔等缺陷 。
三、减小气孔缺陷的预防措施
通过以上分析，找出了问题所在，那么减小埋弧焊气孔缺陷应采取以下措施：
（1）焊接前，对焊缝及焊缝附近母材认真清理，清除氧化物，打磨点固焊点，坡口中间可以采用压缩空气吹扫，以保证焊缝清洁。
（2）每焊完一层之后，应对焊缝进行彻底清根，同时应保证清根后的焊缝表面均匀，所形成的坡度应符合相关标准的要求。
（3）制定合理的焊接工艺，在保证焊接线能量的前提下，控制焊接电流，避免因焊接电流过大而产生气孔。
（4）在保证焊件成型并不出现错边的情况下，将焊件成型缝间隙调的尽可能小一些，使焊剂不能进入成型缝，从而避免应夹渣而形成气孔。
（5）严格执行焊材保管制度。加强焊材的库房管理，对焊材的发放、使用以及回收应建立追踪及限时使用制度。焊材烘干制度和焊材的领用制度必须严格，如焊丝、焊剂应随用随取，禁止在库房或烘箱外存放。反复使用的焊剂要吹除灰尘和杂质，保证使用干燥清洁的焊剂。
四、结论
埋弧自动焊夹渣、铁豆型气孔是一种较为常见的缺陷，这类气孔一般比普通焊接产生的气孔尺寸大，深度较深。在焊接坡口间隙较小，母材板厚较大的情况下，熔池中的气体和夹杂物的上浮及逸出不到表面，极易形成较大埋藏型缺陷，因此对承压设备的危害较大。焊接过程中应严格执行焊接工艺，认真清理焊缝附近母材，同时对成型后的焊缝应做适当比例的射线检测抽查，以消除此类缺陷的危害。
参考文献
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论文作者:王鹏飞,李建锋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：气孔论文; 焊剂论文; 缺陷论文; 熔池论文; 电弧论文; 焊丝论文; 表面论文; 《电力设备》2018年第19期论文;