焊接熔池内的气相(体)来自何方?池内有几种气体，各自产生什么影响?
发布时间: 2019-10-22作者：baile100浏览量：
答：焊接区域焊接熔池内的气体主要来源是焊接材料焊件坡口上的铁锈、油污及吸附在表面的水分；也可能来自于大气。
焊接熔池的气体随焊接方法、焊接电流、极性、药皮及焊剂成分等因素的不同而变化，气体的主要成分是CO、H2和水蒸气；另外，因熔池保护不当，还有来自空气中的N2等，这些气体一旦侵入熔池，将对焊缝的性能产生极为不利的影响。
(1)氮气的影响氮气主要来自周围空气，在高温时溶于熔池，并能继续溶解在凝固的焊缝金属中。随着温度下降，氮的溶解度降低，析出的氮与铁形成化合物，以针状夹杂物形式存在于焊缝金属中。
氮的含量较高将对焊缝金属的综合力学性有较大影响，如硬度和强度提高，塑性降低。此外，氮也是形成气孔的原因之一。由于氮主要来源于空气，故电弧越长，氮侵入熔池也越多；熔池保护越差，氮侵人也越多。
(2)氢气的影响氢主要来自受潮的药皮或焊剂中的
水分、焊条药皮中的有机物、工件表面的铁锈、油污、油漆等物 质、坡口上的有机物及气体保护焊中保护气体内的杂质。在 高温电弧作用下，电弧区域中的氢主要以原子、离子及分子形 态存在。当弧柱中的温度大于5000时，氢主要以原子形态 存在，分解度大于96%;当温度低于2000K时，主要以分子形态存在。 根据氢与金属的作用特点，可把金属分为两类。第一类 是能形成稳定氢化物的金属，如锆、钛、钒、钽、铌等。这些 金属在吸收氢不多时与氢形成固溶体，而吸收较多时则形成氢 化物。在300-700℃的温度范围内，氢的吸收量较大；温度 高于700℃时，氢的吸收量迅速减小，主要原因是氢化物分解，氢可扩散逸出。因此，焊接这类金属及合金时，必须防止在低温下吸收大量的氢，否则会影响焊缝金属性能。第二类是不能形成稳定氢化物的金属，如铁、铝、镍、铜、铬、钼等。但氢能溶于这类金属中，随着温度的升高，氢的溶解度也增加。氢在第二类金属中的溶解度会发生突变，这往往是造成焊接缺陷(如气孔、冷裂纹)的主要原因之
焊缝金属中的氢大部分以原子或离子形态存在。由于氢的原子或离子的半径很小，一部分氢可在焊缝金属的晶格中自由扩散，这称为扩散氢。部分扩散氢随着时间的延长，可从焊缝表面逸出；还有一部分氢聚集到金属的晶格缺陷、显微裂纹或非金属夹杂物的空隙中，结合成分子，不能自由扩散，称之为残余氢。
就钢的焊接而言，氢的危害是很大的，它包括两方面：一 方面是暂态现象，包括氢脆与氢白点，这类现象经过时效或热 处理后可予以消除；另一方面是气孔和氢致裂纹(冷裂纹) 这是永久现象，不可消除。氢脆和氢白点使钢的塑性、韧性大 58为下降；而冷裂纹往往导致结构的直接脆断破坏。此外，残余在焊缝金属中的氢还会产生很大的组织应力，它是延迟裂纹的源头。
(3)氧的影响氧是一个化学性质较为活泼的元素，它主要来源于药皮、熔剂中的水分盐类、氧化物、有机物等，它们在高温时分解，有时空气中的氧也会侵人熔池；此外，有的气体保护焊保护气体(如CO2)本身就是氧的主要来源。根据氧与金属作用的特点，分为两种情况：一种是焊接氧与金属发生激烈的氧化反应，生成固态与液态时都不溶解的氧化物，如镁和铝等的氧化物；另种是氧与金属发生反应，生成的氧化物能溶于相应金属中，如铁、钨铜、钛等氧化物。在电弧的温度为5000 K时，氧的溶解度可达96.5%(体积分数)，可见氧在电弧中以原子状态存在。随着温度的升高，氧在液态铁中的溶解度将增大，氧以原子和氧化亚铁( FeO)两种形式存在。当液态铁中含有其他合金元素时，随着合金元素含量的增加，氧的溶解度下降。含氧量的增加将使金属的硬度、强度、塑性明显下降，尤其是低温冲击韧度急剧下降；此外，还会引起热脆冷脆和时效硬化，并对焊缝金属的物理化学性能产生不利影响，如减弱导电性、导磁性与抗腐蚀性，产生CO气孔及引起焊接飞溅等。在焊接有色金属时，氧的危害更突出。
焊接熔池的气体随焊接方法、焊接电流、极性、药皮及焊剂成分等因素的不同而变化，气体的主要成分是CO、H2和水蒸气；另外，因熔池保护不当，还有来自空气中的N2等，这些气体一旦侵入熔池，将对焊缝的性能产生极为不利的影响。
(1)氮气的影响氮气主要来自周围空气，在高温时溶于熔池，并能继续溶解在凝固的焊缝金属中。随着温度下降，氮的溶解度降低，析出的氮与铁形成化合物，以针状夹杂物形式存在于焊缝金属中。
氮的含量较高将对焊缝金属的综合力学性有较大影响，如硬度和强度提高，塑性降低。此外，氮也是形成气孔的原因之一。由于氮主要来源于空气，故电弧越长，氮侵入熔池也越多；熔池保护越差，氮侵人也越多。
(2)氢气的影响氢主要来自受潮的药皮或焊剂中的
水分、焊条药皮中的有机物、工件表面的铁锈、油污、油漆等物 质、坡口上的有机物及气体保护焊中保护气体内的杂质。在 高温电弧作用下，电弧区域中的氢主要以原子、离子及分子形 态存在。当弧柱中的温度大于5000时，氢主要以原子形态 存在，分解度大于96%;当温度低于2000K时，主要以分子形态存在。 根据氢与金属的作用特点，可把金属分为两类。第一类 是能形成稳定氢化物的金属，如锆、钛、钒、钽、铌等。这些 金属在吸收氢不多时与氢形成固溶体，而吸收较多时则形成氢 化物。在300-700℃的温度范围内，氢的吸收量较大；温度 高于700℃时，氢的吸收量迅速减小，主要原因是氢化物分解，氢可扩散逸出。因此，焊接这类金属及合金时，必须防止在低温下吸收大量的氢，否则会影响焊缝金属性能。第二类是不能形成稳定氢化物的金属，如铁、铝、镍、铜、铬、钼等。但氢能溶于这类金属中，随着温度的升高，氢的溶解度也增加。氢在第二类金属中的溶解度会发生突变，这往往是造成焊接缺陷(如气孔、冷裂纹)的主要原因之
焊缝金属中的氢大部分以原子或离子形态存在。由于氢的原子或离子的半径很小，一部分氢可在焊缝金属的晶格中自由扩散，这称为扩散氢。部分扩散氢随着时间的延长，可从焊缝表面逸出；还有一部分氢聚集到金属的晶格缺陷、显微裂纹或非金属夹杂物的空隙中，结合成分子，不能自由扩散，称之为残余氢。
就钢的焊接而言，氢的危害是很大的，它包括两方面：一 方面是暂态现象，包括氢脆与氢白点，这类现象经过时效或热 处理后可予以消除；另一方面是气孔和氢致裂纹(冷裂纹) 这是永久现象，不可消除。氢脆和氢白点使钢的塑性、韧性大 58为下降；而冷裂纹往往导致结构的直接脆断破坏。此外，残余在焊缝金属中的氢还会产生很大的组织应力，它是延迟裂纹的源头。
(3)氧的影响氧是一个化学性质较为活泼的元素，它主要来源于药皮、熔剂中的水分盐类、氧化物、有机物等，它们在高温时分解，有时空气中的氧也会侵人熔池；此外，有的气体保护焊保护气体(如CO2)本身就是氧的主要来源。根据氧与金属作用的特点，分为两种情况：一种是焊接氧与金属发生激烈的氧化反应，生成固态与液态时都不溶解的氧化物，如镁和铝等的氧化物；另种是氧与金属发生反应，生成的氧化物能溶于相应金属中，如铁、钨铜、钛等氧化物。在电弧的温度为5000 K时，氧的溶解度可达96.5%(体积分数)，可见氧在电弧中以原子状态存在。随着温度的升高，氧在液态铁中的溶解度将增大，氧以原子和氧化亚铁( FeO)两种形式存在。当液态铁中含有其他合金元素时，随着合金元素含量的增加，氧的溶解度下降。含氧量的增加将使金属的硬度、强度、塑性明显下降，尤其是低温冲击韧度急剧下降；此外，还会引起热脆冷脆和时效硬化，并对焊缝金属的物理化学性能产生不利影响，如减弱导电性、导磁性与抗腐蚀性，产生CO气孔及引起焊接飞溅等。在焊接有色金属时，氧的危害更突出。
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