TIG焊中产生气孔的因素及其防止措施DU

焊接原理中气孔产生的原因及防治措施摘要：详细介绍了TIG焊的原理及适用范围，针对焊接过程中极易出现的气孔缺陷，分析了气孔产生的原因并阐述了防止产生气孔的工艺措施，经实践检验是可行的获得了满意的焊缝质量，有较高的应用价值。关键词：钨极氩弧焊；气孔缺陷；影响因素；防止措施钨极氩弧焊（简称TIG）是钨极惰性气体保护焊的一种，TIG焊是英文字母TungstenInert-GasWelding的简称，它的中文名称应该是钨极惰性气体保护焊也称作GTAW焊。这种焊接方法从其名称上可知：它具有两个显著的特点：1、它的电极是用钨或钨基合金制作而成2、采用惰性气体作为保护介质它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化焊件和填充焊丝的一种焊接方法。焊接时保护气体连续地从焊枪地喷嘴中喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极&熔池极临近的热影响区的有害影响，从而获得高质量的焊缝。根据这种焊接方法的原理它有如下的一些工艺特点：惰性气体有极好的保护作用，它本身既不与金属发生任何化学反应，也不溶解于高温金属中，使得焊接过程熔池的冶金反应简单和容易控制。对于一般易氧化、氮化的活泼金属、高熔点的黑色金属都能进行焊接，应用面很广；电弧在氩气中燃烧非常稳定，在小的焊接电流情况下（10A）仍然稳定燃烧，填充焊丝是通过电弧间接加热，因而热输入容易调节。所以适用于薄板及全位置焊接，也是实现单面焊双面成形的理想焊接方法；由于填充焊丝不通过焊接电流，不存在熔滴过渡问题，焊接过程没中有飞溅，焊缝成形美观；氩气在焊接过程中仅仅只是单纯的保护隔离作用，因此对工件表面状态要求较高。焊件在焊前要进行表面清洗，除锈、去锈、去灰尘等杂质；钨极承载电流的能力有限，过大的电流会引起钨棒的熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池而出现夹钨，所以TIG焊的焊接电流会受到钨棒限制，故焊接速度较小，生成效率较低；TIG焊采用的氩气纯度较高，通常要求达到99.8%以上，且氩弧焊机又较复杂，因此TIG焊的成本较高；氩弧受周围气流影响较大，不适宜在室外和有风处进行操作。TIG焊可用于几乎所有金属和合金的焊接，但由于其成本较高，通常用于铝、镁、钛、铜等有色金属以及不锈钢、耐热钢等，由以上分析可知TIG焊是一种可以获得较高力学性能且焊缝成形美观，通常来焊接一些工件厚度较小的薄壁结构零件，而材料大多是不锈钢、耐热钢、高温合金。对于锅炉及压力容器管道对接进行多层焊时，为了保证第一道焊缝根部焊透以获得高质量的焊缝，打底焊通常采用TIG焊，对于石油化工、电站锅炉、核电站以及航空航天部门所用的各类管道对接几乎全都采用全位置氩弧焊方法，当然氩弧焊也有很大的局限性，即只能在室内施工，若在室外操作一定要采用必要的防风措施。由于钨极氩弧焊可以获得较高力学性能且焊接质量稳定焊缝成型较好，所以在许多行业都得到较广泛的应用，尤其是在锅炉压力容器行业中更是得到大力推广和应用，我公司生产的锅炉受热面管子对接焊全都采用TIG焊,并且高压锅炉对焊接接头进行100%X射线无损探伤。但是在TIG焊操作过程中由于采用焊接工艺不当，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，使探伤拍片合格率明显下降，严重影响了焊缝的质量，甚至有些操作者遇到气孔进行返修时束手无策，这些直接导致了生产成本的提高和生产效率的降低，以下主要根据在实际工作中总结的经验针对气孔缺陷，分析气孔的特点及产生的原因，阐述了防止出现气孔的工艺措施，对提高TIG焊接质量具有重要和实际意义。1气孔的特点及危害1.1气孔的特点气孔是焊接是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TIG焊中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、条虫形等。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的，有时是密集在一起或是沿焊缝连续分布。1.2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。这是因为气孔占据了焊缝金属一定的体积，使焊缝的有效工作截面面积减小，因而也就降低了焊缝的力学性能，使焊缝的塑性特别是弯曲和冲击强度降低得更多。如果气孔穿透焊缝表面，特别是穿透接触介质的焊缝表面，介质存在于孔穴内，当介质有腐蚀性时，将形成集中腐蚀，孔穴逐渐变深、变大，以致腐蚀穿孔而泄漏。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，应引起高度的重视。2气孔的形成及影响因素2.1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，即使熔池结晶较快就不会形成气孔。但是如果气体的产生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。2.2形成气孔的影响因素TIG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H2和N2，以下进行详细的分析：2.2.1H2的影响焊接区的H2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氢气的成分，同时由于冶炼钢总也含有，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H2便会形成气孔。2.2.2N2的影响N2主要来自空气，N2在基本金属和焊丝中的质量百分数不是很大，在钢中和其他铁合金中是以氧化物固溶体及其它形式存在。N2在钢中的溶解度随温度下降而剧烈变化，析出的N2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。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。3防止气孔产生的措施尽管产生气孔的原因是多方面的，但选用正确的焊接工艺，提高焊工的操作技能是防止气孔产生的基本途径。3.1工件和焊丝的焊前处理TIG焊对油、锈、水特别敏感，极易产生气孔，因此对母材的表面质量要求较高。焊前必须经过严格的清理，对待焊工件坡口内外10-15mm范围内进行清理打磨，去除表面的氧化膜。油脂和水分等杂质，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直到露出金属光泽。3.2氩气的纯度氩气是惰性气体具有高温下不分解和不与焊缝金属发生氧化反应的特性，氩弧焊时氩气纯度应大于99.95%，另外当氩气瓶内压力小于2.0MPa时含水量增加应停止使用氩气的流量必须合适，可由下面的经验公式确定：Q=K·D式中Q代表氩气流量，D为喷嘴直径，K为系数（0.8-1.2），所以氩气流量一般为6-9L/min，还要保证气路通畅，不得有堵漏现象发生。3.3喷嘴直径喷嘴直径可由下面的经验公式确定：D=（2.5-3.2）d式中D为喷嘴直径，d为钨极直径由上面公式可得喷嘴直径一般为6-12mm为宜。3.4钨极伸出长度钨极伸出长度过大增大了喷嘴与工件之间的距离保护效果变差；伸出长度过小虽然保护效果好但会阻挡焊工视线，钨极与焊丝易碰撞发生短路使焊接无法进行。3.5焊接速度焊接速度是主要的焊接参数之一，速度过快会使保护气体偏离钨极和熔池是保护效果变差产生气孔，并且也影响焊缝的成形，所以施焊时必须选择合适的焊接速度。3.6提前送丝滞后关气引弧前3-4S送氩气可驱赶管内空气使引弧处在气体保护中防止钨极与熔池发生氧化产生气孔，滞后关气可达到保护熔池缓冷的目的还可避免收弧处出现弧坑、裂纹、气孔等缺陷，因此必须掌握正确的息弧方法。3.7操作技能操作技能的熟练程度是防止气孔的重要环节，每个焊工要有过硬的基本功。焊枪、焊丝、工件之间要保持正确的位置和相对角度动作要协调。施焊时电弧要平稳，电弧的高度要均匀一致，严禁忽高忽低，防止气体瞬间进入熔池产生气孔，同时也要注意观察熔池的变化，提高对气孔的排出能力。全位置焊管子时，焊枪、焊丝和工件相互间须保持一定的距离，方向一般为由下向上焊接，即仰--立--平的顺序，收弧时要避免出现弧坑和缩孔并保证焊缝不低于母材，可以采用焊缝增加法，即收弧时焊接速度减慢，焊炬向后倾角增大，焊丝送进量增加当熔池温度过高时，可以熄弧再引弧直至填满弧坑。综合以上分析可得出以下结论：TIG具有优异的特性和广阔的应用前景，通过长时间生产实践证明采用上述工艺措施可有效的控制气孔的产生，大幅度的提高一次探伤合格率和焊接接头的质量。课题：焊接原理中气孔产生的原因及防治措施学院：机械学院班级：13级焊接班专业：焊接技术与自动化姓名：杜朝波学号：2013229502日期：2014年12月5日