淺談鋼結構E5015焊條焊接過程氣孔形成及解決措施

蒙華

摘要：在工業生產中，焊接技術是不可缺少的重要方法，在焊接過程產生的氣孔原因較多，J507堿性焊條焊時多為氮氣孔、氫氣孔和CO氣孔。平焊位置要較其他位置氣孔多;帶坡口打底層要比填充層、蓋面層多，長弧焊要比短弧多，斷弧焊要比連弧焊多，引弧、收弧和接頭處要比焊縫其它位置多。由于氣孔的存在，不但會降低焊縫的致密性，會降低焊縫的強度、塑性和韌性。以J507焊條溶滴過渡的特點、選擇焊接電源、焊接電流、引弧和收弧、焊接材料清理和焊條烘干，短弧操作直線運條等方面做以工藝措施控制，在焊接生產中得到了很好的質量保證。

關鍵詞：氣孔;溶滴過渡;工藝參數;短弧

中圖分類號：G718 ? ? 文獻標識碼：B ? ?文章編號：1672-1578（2019）13-0005-01

目前，鋼制產品在日常生活和大型建設工程中得到了廣泛的應用，壓力容器生產制造及焊縫要求較高的焊接位置常采用E5015焊條，焊藥藥皮脫落等原因以及對焊條烘干狀態要求比較高，由于熔渣的成分主要是堿性氧化物和鐵合金，脫氧完全，合金過渡容易，能有效地降低焊縫中的氫、氧、硫，所以焊縫中的力學性能和抗裂性能均比酸性焊條好，但這種焊條的工藝性能較差引弧困難電弧穩定性差、飛濺較大，不易脫渣必須采用短弧焊因而往往在操作中溶池保護不良形成了氣孔缺陷，這種氣孔缺陷往往存在于搭肩焊或第一層焊縫中。不但對焊接質量造成影響，而且也給返修工作帶來了困難。

因此我們討論以上這些問題對安全生產具有重要意義。

就目前來說，J507焊條在焊接時產生氣孔缺陷更為典型。因此，以J507焊條焊接低碳鋼為例，對產生氣孔缺陷的原因與焊接工藝的關系作一些討論。

1.E5015焊條溶滴過渡的特點

J507焊條為高堿度的低氫型焊條，該焊條在直流焊機反極性時方可正常使用。因此無論采用何種類型的直流焊機，其溶滴過渡均由陽極區向陰極區過渡。在一般手工電弧焊時，陰極區溫度略低于陽極區溫度。因此，造成了該種焊條各溶滴的聚合過渡到溶池中去，即形成了粗溶滴過渡形式。但由于手工電弧焊是人為的因素：如焊工操作熟練程度、電流電壓大小等不同，其溶滴的大小也是不均勻的，形成了溶池的大小也是不均勻的。因此，在外在及內在因素的影響下，形成了氣孔等缺陷。同時，堿性焊條藥皮中又含有大量的螢石，在電弧作用之下分解出電離電位較高的氟離子，使得電弧的穩定性變差，進而又造成了電焊時溶滴過渡的不穩定因素。因此要解決J507焊條手工電弧焊的氣孔問題，除了對焊條烘干、坡口清理以外，還必須從工藝措施上入手，以確保電弧溶滴過渡的穩定。

2.選擇焊接電源，確保電弧穩定

由于J507焊條藥皮中含有電離電位較高的氟化物，選擇合適的焊接電源相當必要。通常采用的直流焊接電源分為兩種類型：逆變式直流焊機和硅整流式直流焊機。雖然它們的外特性曲線均屬下降特性，逆變式焊機電源通常采用三相交流電源供電，380V交流電經三相全波整流后變成600Hz的高壓脈沖直流電，經濾波變頻后變成幾百赫到幾千赫的中頻高壓交流電，再經中頻變壓器降壓、整流后變成低壓直流電。實現了整機閉環控制，改善了焊接性能對于硅整流直流焊機是靠硅元件整流后進行濾波處理，雖然輸出電流有波峰和波谷，但總體上是平滑的，因此可以認為是連續的。其受溶滴過渡的影響較小，在溶滴過渡時引起的電流波動不大。在焊接工作中以兩種類型焊機焊接得以結論，硅整流焊機比逆變式直流弧焊機出現的氣孔幾率高，所以逆變式焊機可以確保電弧穩定避免氣孔缺陷的產生。

3.選擇合適的焊接電流

由于采用J507焊條焊接，焊條除藥皮以外在焊芯中也含有大量的合金元素，以增強焊縫接頭強度，消除產生氣孔缺陷的可能性。而由于采用較大的焊接電流，溶池變深，冶金反應激烈，同時造成合金元素燒損嚴重。因為電流過大，明顯的使焊芯電阻熱猛增，焊條發紅，造成焊條藥皮中的有機物過早分解而形成氣孔;而電流過小。熔池的結晶速度過快，熔池中氣體來不及逸出而產生氣孔。加之采用正接極性，陰極區溫度偏低，即在激烈反應下產生的氫原子溶解于溶池之中也無法很快地被合金元素置換出來，即使氫氣迅速浮出焊縫之外，而溶池過熱后又迅速冷卻，使得殘余的氫形成分子凝固在溶池焊縫之中形成了氣孔缺陷，因此考慮合適的焊接電流是相當必要的。低氫型焊條比同規格的酸性焊條一般略小10～20%左右的工藝電流。

4.合理的引弧和收弧

J507焊條焊接接頭產生氣孔的幾率比其他部位要大，這是因為接頭處往往在焊接時比其他部位的溫度略低。因為更換新焊條使原收弧處已經有一段時間的散熱，在新的焊條端部也有可能有局部銹蝕，使得在接頭處產生密集氣孔，要解決由此造成的氣孔缺陷，在中間各接頭部位對每根新焊條在起弧時把端部在引弧板上輕擦引弧，以清除掉端部的銹跡。

在中間各接頭部位，必須采用超前引弧的方法，就是在焊縫前10～mm處引弧穩定后，再拉回到接頭收弧處，以便對原收弧處進行局部加熱，待形成溶池以后再壓低電弧，略上下擺動1-2次即正常運條焊接。收弧時應盡量保持短弧，短弧操作的目的在于保護溶池，使高溫沸騰狀態下的溶池不受外界空氣的侵入而產生氣孔。但短弧應保持時何種狀態，我們認為要按不同規格的焊條而異。通常短弧是指弧長控制于焊條直徑的距離，適當的接地位置以防止偏弧造成氣孔等。只有結合產品的特點從工藝措施上進行控制，必定能有效地減少及避免氣孔缺陷。