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低合金钢气保焊焊丝残余Al对焊缝氢气孔的影响
原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:2
本文章共1675字，分2页，当前第1页，快速翻页：
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3 分析与讨论
我们知道，在焊接电弧的高温作用下， 焊接区域气相中的氢不完全是以分子状态存在的，还有相当多的原子氢。因此，氢在熔滴和高温熔池金属中的溶解度是相当高的，但是当熔池金属冷却结晶时，氢的溶解度却又急剧降低，这样一来处于过饱和状态的原子氢将促使如下反应：2[H] = H2，反应生成的分子氢由于不溶于金属而在液态金属中形成气泡。当过多的氢气泡来不及从快速冷却的熔池金属中全部逸出时，滞留在焊缝中的氢气泡就是所说的氢气孔[1]。如前所述，对于熔化极CO2气体保护电弧焊，其焊缝金属一般不会产生氢气孔。这是因为CO2气体在电弧高温下将发生分解反应：CO2 = CO O，分解出来的原子态氧具有较强的氧化性，与气相中的原子氢反应生成不溶于液体金属的OH，从而能有效地阻止原子氢在熔滴和高温熔池中的大量溶解[3]。对于80%Ar 20%CO2富氩混合气体保护焊，虽然保护气体由于活性气体CO2的添加而在电弧高温下具有一定的氧化性，但与单一的CO2气体相比，其氧化性还是比较弱的，焊缝金属中氢气孔产生的倾向大于CO2气体保护焊。
试验结果表明，熔化极CO2气体保护焊和80%Ar 20%CO2富氩混合气体保护焊焊缝金属氢气孔的产生在很大程度上还取决于焊缝金属的合金系统、焊丝残余Al含量的高低及保护气体氧化性的强弱。针对这一试验结果产生的根本原因，现分别论述如下：首先，Cr含量超过1%的低合金耐热钢熔池金属的粘度较大[4]，阻碍在其中生成的气泡的上浮，从而增大焊缝中氢气孔产生的倾向性；其次，Al与氧具有十分强烈的亲和力，先于气相中的原子氢同CO2气体在电弧高温下分解出来的原子态氧进行结合。焊丝残余的Al越多，与其结合的原子态氧也就越多，导致与气相中原子氢结合的原子态氧的不足，从而促进焊缝中氢气孔的产生。因此，在氧化性相对较弱的80%Ar 20%CO2富氩混合气体保护气氛下施焊熔池金属粘度较大的低合金耐热钢焊丝，如果焊丝中含有一定数量的残余Al，那么配比为20%的CO2气体在电弧高温下分解出来的原子态氧除去先与Al进行氧化反应的那部分外，剩余部分则不足以与[H]结合，况且这种粘度较大的低合金耐热钢熔池金属又阻碍氢气泡的上浮，势必导致焊缝中氢气孔的生成。对于同样含有一定数量残余Al的Mn-Ni-Mo低合金高强度钢焊丝M6，在氧化性相对较弱的80%Ar 20%CO2富氩混合气体保护气氛下施焊，其焊缝金属中却没有出现氢气孔，这是因为虽然少量的CO2气体在电弧高温下分解出来的原子态氧除去先与Al进行氧化反应的那部分外，剩余部分也不足以与[H]结合，但是其熔池金属粘度较小，有利于氢气泡的上浮。在氧化性较强的单一CO2保护气氛下施焊两类合金体系并且含有一定量残余Al的焊丝，其焊缝金属中均没有出现氢气孔，这是由于单一的CO2气体在电弧高温下分解出来的大量原子态氧除去先与Al结合的那部分外，剩余部分还足以与[H]反应以生成不溶于液体金属的OH，从而能有效地抑制焊缝中氢气孔的产生。
试验结果证实，以Cr-Mo为主要合金元素的低合金耐热钢焊丝在氧化性较弱的80%Ar 20%CO2富氩混合气体保护下焊接，焊丝中残余Al的存在导致焊缝金属中氢气孔的产生。所以，针对用于80%Ar 20%CO2富氩混合气体保护焊的低合金耐热钢实芯焊丝，为了避免焊缝金属中氢气孔的产生，应对焊丝中的残余Al含量进行严格控制。
4 结论
（1）焊丝中的残余Al对熔化极气体保护焊焊缝金属氢气孔的影响，不但与保护气体的氧化性有关，而且还取决于焊丝的合金系统。
（2）含有一定量残余Al的低合金耐热钢焊丝，在 80%Ar 20%CO2 富氩混合气体保护下焊接，其焊缝金属极易产生氢气孔，并且产生的氢气孔的数量随焊丝残余Al含量的升高而增多。
（3）建议GB/T8110对用于80%Ar 20%CO2富氩混合气体保护焊的铬钼钢焊丝的残余Al含量进行严格规定。
参 考 文 献
[1] 周振丰、张文越合编.《焊接冶金与金属焊接性》.机械工业出版社.1990.
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