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手工焊焊缝的气孔是质量不佳的表现。气孔未必能够用肉眼看到。偶尔在焊缝表面能够看到气孔 - 有时表面看上去可能没有气孔,但可能却存在焊缝内部。气孔看起来类似“海绵”,或者像微小气泡存在于焊缝中。确定焊缝气孔位置有很多种无损检测方法,例如射线法(X射线)、超声波法(UT)和渗透探伤。
“......引弧,然后将焊丝抬起片刻,让焊条从导电嘴滴下几滴。”
尽管使用低氢焊条获得的焊缝开始时气孔未必明显,但仍可能存在,并且该方案本身可能很简单。通常情况下,即使经验丰富的焊工焊接,在焊缝起始处的检测也会显示存在少量气孔,并且气孔的产生没有明显原因。在使用低氢焊条(如E-7018)时通常就会发现气孔,且很难确定为什么会出现这种情况。
为了探查真实的原因,有必要研究一下焊条的制造方式,及其在现场的使用方式。正如我们所知,焊芯将电流从电焊钳传导到工件上,焊条本身也熔化成为填充金属。形成药皮的化学涂层被挤压到焊芯上,然后在温控烘箱内烘焙去除水分。药皮的主要作用是燃烧形成保护气体,保护熔池避免受氮、氢和氧的影响。
在制造过程中,将药皮涂覆到焊芯上之后,趁药皮依然潮湿柔韧时,用一组刷子去除一端的药皮以便电焊钳夹持。另一组刷子将焊条接触工件的一端略微做出锥度,将焊芯的末端曝露出来,以便裸露的末端在接触工件时,可以形成短路,方便起弧。随着焊接的持续,焊芯在药皮内部(缩进量约1/8英寸,形成套筒)逐渐燃烧,而药皮熔化形成所需的保护气体。然而,为了新焊条引弧,焊条末端一些涂层被有意去除以便让起弧更容易,末端的锥形药皮只能提供低限度的保护作用。因此,如果操作员即刻将焊条插入熔池,那么焊接开始时就可能产生某些气孔,这是由于焊芯末端药皮不足导致的。
使用用过的焊条进行重新引弧时也会发生这种情况。在引弧之前,焊工往往会用焊条末端轻击地面,让焊条尖部的药皮破碎。破碎药皮可让焊芯露出,有助于获得起弧所需的短路同时造成电弧保护问题,有时会在焊接开始处产生气孔。由于焊芯需要在药皮内部熔化,这种情况在低氢电焊条更为常见。诸如E-6010和E-6011等焊条采用有机涂层(纸),这种药皮容易发生回烧,从而焊芯末端曝露。
如果操作员接受过适当的引弧训练,就可避免这种类型的气孔。建立电弧之后立即将焊条从工件上抬起一小段距离,并让焊条保持不动一秒或两秒,让少许熔滴从焊条尖端落下。电弧会让焊条尖端迅速达到工作温度,使焊芯在药皮涂层内部燃烧,并燃烧药皮释放保护气体。之后,当焊条下降落在工件上时,焊缝将获得适当保护,从而大幅度减少了气孔。
适当的培训对于取得良好焊接效果始终非常重要。在使用低氢焊条时,培训尤其重要。稍微了解一下焊条的差别以及焊条操作不当的后果,就会在焊缝质量和气孔缺陷方面获得巨大回报。