浅谈钢结构E5015焊条焊接过程气孔形成及解决措施

蒙华

摘要：在工业生产中，焊接技术是不可缺少的重要方法，在焊接过程产生的气孔原因较多，J507碱性焊条焊时多为氮气孔、氢气孔和CO气孔。平焊位置要较其他位置气孔多;带坡口打底层要比填充层、盖面层多，长弧焊要比短弧多，断弧焊要比连弧焊多，引弧、收弧和接头处要比焊缝其它位置多。由于气孔的存在，不但会降低焊缝的致密性，会降低焊缝的强度、塑性和韧性。以J507焊条溶滴过渡的特点、选择焊接电源、焊接电流、引弧和收弧、焊接材料清理和焊条烘干，短弧操作直线运条等方面做以工艺措施控制，在焊接生产中得到了很好的质量保证。

关键词：气孔;溶滴过渡;工艺参数;短弧

中图分类号：G718     文献标识码：B    文章编号：1672-1578（2019）13-0005-01

目前，钢制产品在日常生活和大型建设工程中得到了广泛的应用，压力容器生产制造及焊缝要求较高的焊接位置常采用E5015焊条，焊药药皮脱落等原因以及对焊条烘干状态要求比较高，由于熔渣的成分主要是碱性氧化物和铁合金，脱氧完全，合金过渡容易，能有效地降低焊缝中的氢、氧、硫，所以焊缝中的力学性能和抗裂性能均比酸性焊条好，但这种焊条的工艺性能较差引弧困难电弧稳定性差、飞溅较大，不易脱渣必须采用短弧焊因而往往在操作中溶池保护不良形成了气孔缺陷，这种气孔缺陷往往存在于搭肩焊或第一层焊缝中。不但对焊接质量造成影响，而且也给返修工作带来了困难。

因此我们讨论以上这些问题对安全生产具有重要意义。

就目前来说，J507焊条在焊接时产生气孔缺陷更为典型。因此，以J507焊条焊接低碳钢为例，对产生气孔缺陷的原因与焊接工艺的关系作一些讨论。

1.E5015焊条溶滴过渡的特点

J507焊条为高碱度的低氢型焊条，该焊条在直流焊机反极性时方可正常使用。因此无论采用何种类型的直流焊机，其溶滴过渡均由阳极区向阴极区过渡。在一般手工电弧焊时，阴极区温度略低于阳极区温度。因此，造成了该种焊条各溶滴的聚合过渡到溶池中去，即形成了粗溶滴过渡形式。但由于手工电弧焊是人为的因素：如焊工操作熟练程度、电流电压大小等不同，其溶滴的大小也是不均匀的，形成了溶池的大小也是不均匀的。因此，在外在及内在因素的影响下，形成了气孔等缺陷。同时，碱性焊条药皮中又含有大量的萤石，在电弧作用之下分解出电离电位较高的氟离子，使得电弧的稳定性变差，进而又造成了电焊时溶滴过渡的不稳定因素。因此要解决J507焊条手工电弧焊的气孔问题，除了对焊条烘干、坡口清理以外，还必须从工艺措施上入手，以确保电弧溶滴过渡的稳定。

2.选择焊接电源，确保电弧稳定

由于J507焊条药皮中含有电离电位较高的氟化物，选择合适的焊接电源相当必要。通常采用的直流焊接电源分为两种类型：逆变式直流焊机和硅整流式直流焊机。虽然它们的外特性曲线均属下降特性，逆变式焊机电源通常采用三相交流电源供电，380V交流电经三相全波整流后变成600Hz的高压脉冲直流电，经滤波变频后变成几百赫到几千赫的中频高压交流电，再经中频变压器降压、整流后变成低压直流电。实现了整机闭环控制，改善了焊接性能对于硅整流直流焊机是靠硅元件整流后进行滤波处理，虽然输出电流有波峰和波谷，但总体上是平滑的，因此可以认为是连续的。其受溶滴过渡的影响较小，在溶滴过渡时引起的电流波动不大。在焊接工作中以两种类型焊机焊接得以结论，硅整流焊机比逆变式直流弧焊机出现的气孔几率高，所以逆变式焊机可以确保电弧稳定避免气孔缺陷的产生。

3.选择合适的焊接电流

由于采用J507焊条焊接，焊条除药皮以外在焊芯中也含有大量的合金元素，以增强焊缝接头强度，消除产生气孔缺陷的可能性。而由于采用较大的焊接电流，溶池变深，冶金反应激烈，同时造成合金元素烧损严重。因为电流过大，明显的使焊芯电阻热猛增，焊条发红，造成焊条药皮中的有机物过早分解而形成气孔;而电流过小。熔池的结晶速度过快，熔池中气体来不及逸出而产生气孔。加之采用正接极性，阴极区温度偏低，即在激烈反应下产生的氢原子溶解于溶池之中也无法很快地被合金元素置换出来，即使氢气迅速浮出焊缝之外，而溶池过热后又迅速冷却，使得残余的氢形成分子凝固在溶池焊缝之中形成了气孔缺陷，因此考虑合适的焊接电流是相当必要的。低氢型焊条比同规格的酸性焊条一般略小10～20%左右的工艺电流。

4.合理的引弧和收弧

J507焊條焊接接头产生气孔的几率比其他部位要大，这是因为接头处往往在焊接时比其他部位的温度略低。因为更换新焊条使原收弧处已经有一段时间的散热，在新的焊条端部也有可能有局部锈蚀，使得在接头处产生密集气孔，要解决由此造成的气孔缺陷，在中间各接头部位对每根新焊条在起弧时把端部在引弧板上轻擦引弧，以清除掉端部的锈迹。

在中间各接头部位，必须采用超前引弧的方法，就是在焊缝前10～mm处引弧稳定后，再拉回到接头收弧处，以便对原收弧处进行局部加热，待形成溶池以后再压低电弧，略上下摆动1-2次即正常运条焊接。收弧时应尽量保持短弧，短弧操作的目的在于保护溶池，使高温沸腾状态下的溶池不受外界空气的侵入而产生气孔。但短弧应保持时何种状态，我们认为要按不同规格的焊条而异。通常短弧是指弧长控制于焊条直径的距离，适当的接地位置以防止偏弧造成气孔等。只有结合产品的特点从工艺措施上进行控制，必定能有效地减少及避免气孔缺陷。