对于窄间隙tig全位置焊接气孔产生原因分析及防止措施

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1、学兔兔www.xuetutu.com．．一核电焊接专题俘搞窄间隙TIG全位置焊接气孔产生原因分析及防止措施核工业工程研究设计有限公司(北京市101300)韩乃山郭彦辉张伟栋张东辉摘要针对在窄间隙TIG全位置自动焊过程中的气孔及密集性气孔的产生进行了分析。依据传统的气孔形成理论分析了可能引起气孔的原因。结合窄间隙焊接的实际情况，提出了防止气孔产生的5项措施。依据这5项措施，产品焊缝中出现气孑L和密集性气孔的几率大幅度降低，很好地满足了生产要求。关键词：窄间隙焊接气子L密集性气孔中图分类号：TG4442～3mm，最小的在0．5mm，气孔尺寸普遍

2、在1．0～1．50前言mm之间，而组成密集性气孔的气孔尺寸一般在0．5钨极氩弧焊(简称TIG焊)焊接方法由于其工艺再mm甚至更小。同时，对于密集性气孑L通常伴随夹渣缺现性好、性能稳定、焊接质量高、焊缝成形美观等优点陷一起存在。在各行业有广泛的应用，特别是在一些核电、航天等要求较高的行业。随着工业的发展，特别是核电行业的发展，核电站的建造过程中主回路中的大厚壁不锈钢管道焊接越来越多的采用窄间隙¨JTIG全位置焊接工艺来完成。由体保护罩于核电站的设计运行年限一般在40～60年，所以对于焊缝质量的要求，不仅要求好的焊接质量，还要求“零缺陷”以保证

3、40～60年的长时间、大强度运行安全。而气孑L是这种焊接施工中的常见缺陷，气孔的存在降低了探伤的一次合格率，影响焊缝的质量，为后期的产品运行埋下隐患。1气孔的特点和危害图1焊接气体保护示意图窄间隙焊缝坡口不同于手工的TIG焊接坡口，焊气孔及夹渣的分布位置见图2，图3。横向分布的缝根部原始宽度只有7—8mm，而坡口深度在60～100气孔主要分布在焊缝中间，而纵向的气孔及夹渣主要mm不等，气体保护罩无法接近熔池进行保护。目前奥分布在0～90。这个位置。氏体不锈钢的窄间隙TIG焊工艺一般采用大气流罩在坡口外部保护钨极、焊缝熔池(图1)。在这种情况

4、下，钨极端部远离气体保护罩，而气体在流出气体保护罩后要经过长距离的运动才能到达钨极端部和熔池，所以在这种情况下出现气孑L的几率比较大。焊接方向1．1气孔的特点在焊接厚度为80mm的奥氏体不锈钢中，采用前图2沿焊缝横向分布的气孔示意图面提到的TIG焊方法时出现的气孔，一般呈圆球状、椭从窄间隙焊缝的RT探伤结果来看，气孔主要是单圆、条状或密集气孑L，其尺寸不一，最大尺寸一般在个的气孔，随机出现在底片上。密集性气孔伴随着夹收稿日期：2012—01—19渣，夹渣与气孔相伴相生。2012年第3期63学兔兔www.xuetutu.com俘搭核电焊接专题

5、。寸对于气泡润湿性的影响，表现为限制气泡润湿范围的增加，如果夹杂物的尺寸较大，其半径超过1．5～2方向m时，气泡从此夹杂物分离的临界半径要比从晶体表面分离的临界半径大，此时，气泡从夹杂物分离的町能性降低，气孔发生的倾向性增大。2．3气孑L控制的分析根据上述理论分析，一方面要控制气孑L的产生，而另一方面要保证生成的气泡能够及时逸出，防止残留在熔池中形成气孔。首先，根据非金属夹杂物的影响理论分析，要严格控制熔池中非金属夹杂物的数量和尺寸。为，夹杂图3沿焊缝纵向分布的气孔不意图物的存在利于溶解在熔池中的气体形成。财于窄间隙TIG焊，非金属夹杂物的

6、来源主要是焊缝的焊前清1．2气孑L的危害理、母材中的夹杂物、焊材中的夹杂物等。由于核电站对焊缝的质量要求高，所以气孔对于再由气泡浮出理论式(1)表明，气泡的浮出速度要焊缝的质量影响分析就显得特别重要。大于凝固速度，则气泡才有逸出的可能，从而减小形成气孑L的危害主要会降低焊缝的力学性能，使其静气泡的几率。从以下几个方面来分析：载强度和疲劳强度明显降低。因为气孑L缺陷替代金属(1)由式(1)可知，液态金属的密度P，是同定的，占据了焊缝的一定体积，使焊缝的有效工作截面积减那么只能减少气体的密度P，也就是避免空气、氮气等小，同时也极易引起应力的集中

7、，从而降低焊缝的力学其大分子量气体的混入。性能。(2)增大气泡半径r也可以达到增大浮Ⅲ速度的，2气孔的形成机理但是气泡的半径r无法控制，所以调整r是无法做到的。传统的气孑L形成理论有气泡浮出速度理论、熔(3)减小熔池的粘度77，可以增大气泡的浮}n速滴中非金属夹杂物的影响理论等。度，根据佛伦克尔的液态结构理论】，在窄问隙焊接过2．1气泡浮出速度理论程中，影响粘度的因素主要有：①温度，温度升高，粘度焊缝中气孔的形成是冶金过程，它由气泡的生核、卵下降；②非金属夹杂物，非金属夹杂物使粘度增加，长大和上浮三个阶段组成。当液态金属中有过饱和的且影响很

8、明显。气体，熔池中存在大量凝核表面时，气泡的生核就比较3气孔产生的防止措施容易。当气泡内部的压力大于阻碍气泡长大的外界压力时，气泡就要长大，并趋向外溢。当气泡的浮出速度窄间隙不锈