不銹鋼焊管焊接常用的保護氣體有哪些

來源：至德鋼業　日期：2022-06-01 10:33:17　人氣：988

不銹鋼焊管焊接常用的保護氣體，一般分為單一成分保護氣體和混合保護氣體兩類。混合保護氣體是由不同成分的保護氣體按一定比例混合后使用的。因此，要了解保護氣體的性能，先要熟悉單一成分氣體的性能。焊接常用保護氣體的物理性能見表3-16。

一、氬氣（Ar)

氬氣是一種單原子惰性氣體，幾乎不與任何金屬產生化學作用，也不溶于金屬中。其密度比空氣大，而熱導率和熱容量比空氣小。這些特性使氬氣在焊接區中能起到良好的保護作用，且具有很好的穩弧特性。因此，在氣體保護焊中，氬氣主要用于有色金屬及其合金、活性金屬（如鈦、鉬等）及其合金以及不銹鋼與高溫合金的氣體保護焊接。氬氣的元素符號為Ar.氬氣作為焊接保護氣，一般要求純度應在99.9%~99.999%范圍內。

氬氣是分餾液態空氣的副產品，所以其中有害的雜質是氧、氮及水蒸氣，它們會使金屬在焊接過程中氧化和氮化，降低焊接接頭質量與性能。因此，焊接活性金屬時，要求選用最高純度的氬氣。焊接用氬氣執行GB 4842-1984《氬氣》和GB 10624-1989《高純氬》標準。

二、氦氣（He)

氦氣也是一種惰性氣體，從表3-16可知，氦的電離能較高，故焊接時引弧比較困難，電弧引燃特性差。但是氦氣和氬氣比較，由于氦的電離能高、熱導率大，故在相同的焊接電流和電弧長度下，氦弧的電弧電壓比氬弧高，使電弧具有較大的電功率，傳遞給焊件的熱量也較大。氦作為保護氣體，由于密度比空氣小，故要有效地保護焊接區，其流量應比氬氣大得多。另外，氦比氬更稀缺，價格也更昂貴。所以，只在特殊場合下，如鈦合金焊接時才選用氦氣做保護氣體。

氦氣的元素符號為He.焊接用氦氣執行GB 4844-1984《氦氣》標準。

三、氫氣（H₂)

氫氣是一種還原性氣體，在一定的條件下能使某些金屬氧化物或氮化物還原。從表3-16可知，氫的密度很小，且熱導率大，分解時可吸收大量分解熱，因此，對電弧有較強的冷卻作用。在氬氣保護焊時，加入適量氫，可增大母材金屬的輸入熱，提高電弧電壓，從而可提高熱功率，增加熔透性且提高焊接速度和生產效率。另外，氫是一種分子氣體，在弧柱中會吸熱分解成氫原子，這樣將產生兩種對立的作用：一是氫原子流到較冷的焊件表面上時，會復合成氫分子而釋放出化學能，對焊件起補充加熱作用。另一作用是原子氫在高溫時能溶解于液體金屬中，其溶解度隨溫度降低而減小；因此，液體金屬冷凝時析出的氫若來不及外逸，易在焊縫金屬中出現氣孔、白點等缺陷。所以單純用氫氣做焊接保護氣，只在原子氫焊時采用，因為原子氫焊焊成的焊縫金屬冷卻速度較慢，能使金屬中溶解的氫析出并外逸，故不易引起焊縫產生缺陷。焊接用氫氣執行GB 7445-1987《氫氣》標準。

四、二氧化碳氣體（CO₂)

二氧化碳氣體（CO₂)是一種常用的氧化性焊接保護氣體，有固、液、氣三種狀態。工業用都是液態，常溫下即可氣化，使用方便，經濟。一個容積為40L的標準鋼瓶即可裝25kg液態二氧化碳(按容積的80%計），剩余約20%的空間則充滿氣化了的二氧化碳。液態二氧化碳中可溶解質量分數為0.05%的水，多余的水則成自由狀態沉于瓶底。這些水在焊接過程中隨二氧化碳一起揮發并混入二氧化碳氣體中，進入焊接區，成為主要有害雜質，故焊前必須采取下列措施來減少水分：

1. 將新灌氣瓶倒置，開啟閥門將沉積在下部的水排出（一般排放2~3次，每次間隔約30min),放水結束后仍將氣瓶倒正。

2. 使用前先放氣2min~3min,因為上部的氣體一般含有較多的空氣和水分。

3. 在氣路中設置干燥器，進一步減少二氧化碳中的水分。一般用硅膠或脫水硫酸銅做干燥劑，使用過的干燥劑經烘干后可重復使用。

4. 當瓶中氣壓降低到0.1MPa以下時，不再使用。此時液態二氧化碳已揮發完，氣體壓力隨氣體消耗而降低，水分分壓相對增大，如繼續使用，焊縫金屬將會產生氣孔。

焊接用二氧化碳氣體執行技術標準GB 605-1985《工業液體二氧化碳技術要求》的規定，二氧化碳氣體純度要求≥99.5%,含水量≤0.05%。

使用單一二氧化碳氣體作為保護氣體的電弧焊方法稱為二氧化碳氣體保護焊，這種方法具有電弧穩定、經濟方便等特點，應用比較普遍。

盛裝焊接用氣體容器的涂色標記見表3-17。

五、焊接用混合氣體

在氣體保護焊初期，使用的保護氣體主要是單一氣體，如氬氣（Ar)、氦氣（He)、氮氣（N2)和二氧化碳氣體（CO2)等。以后，在不斷的科學試驗和生產實踐中，發現在一種氣體中加人一定量另一種或兩種氣體后，可以分別在細化熔滴、減少飛濺、提高電弧的穩定性、改善熔深以及提高電弧溫度等方面獲得滿意的效果。因此，目前在生產上，混合氣體保護焊用得十分廣泛。這里介紹一些常用混合氣體的特性以及它們的適用范圍。表3-18列出了一些混合氣體的特性以及它們的適用范圍。

1. Ar+He

Ar+He,Ar與He混合后還是惰性氣體，但混合后使熱導率加大。和使用純Ar氣相比，使用Ar+He混合氣體在相同的電弧長度下電弧電壓較高，電弧溫度也比純Ar弧高得多。

據資料介紹，鎢極氦弧焊的焊接速度幾乎可兩倍于鎢極氬弧焊。所以He氣最大的優點是電弧溫度高，母材熱輸入大。

Ar氣獨特的優點是電弧在Ar氣中燃燒非常穩定。用Ar氣保護進行熔化極焊接時，焊絲金屬很容易呈穩定的軸向射流過渡，飛濺極小。以Ar氣為基體，加入一定數量的He氣后即可獲得兩者所具有的優點。焊接大厚度鋁及鋁合金時，采用Ar+He混合氣體可改善焊縫增深，減少氣孔和提高生產率。He的加人量視板厚而定，板越厚加入的He應越多。據一些資料介紹，板厚10mm~20mm時加入50%的He,板厚大于20mm后則加入75%~90%的He。圖3-6是Ar、He、Ar+He三種保護氣體的焊縫剖面示意圖。對于鈦、鋯等金屬的焊接，用這種混合氣體也是為了改善熔深及焊縫金屬的潤濕性，這時Ar與He的比例通常為75/25.這種比例對于脈沖電弧、短路電弧、射流電弧都是合適的。