不锈钢焊管焊接常用的保护气体有哪些

来源：至德钢业　日期：2022-06-01 10:33:17　人气：691

不锈钢焊管焊接常用的保护气体，一般分为单一成分保护气体和混合保护气体两类。混合保护气体是由不同成分的保护气体按一定比例混合后使用的。因此，要了解保护气体的性能，先要熟悉单一成分气体的性能。焊接常用保护气体的物理性能见表3-16。

一、氩气（Ar)

氩气是一种单原子惰性气体，几乎不与任何金属产生化学作用，也不溶于金属中。其密度比空气大，而热导率和热容量比空气小。这些特性使氩气在焊接区中能起到良好的保护作用，且具有很好的稳弧特性。因此，在气体保护焊中，氩气主要用于有色金属及其合金、活性金属（如钛、钼等）及其合金以及不锈钢与高温合金的气体保护焊接。氩气的元素符号为Ar.氩气作为焊接保护气，一般要求纯度应在99.9%~99.999%范围内。

氩气是分馏液态空气的副产品，所以其中有害的杂质是氧、氮及水蒸气，它们会使金属在焊接过程中氧化和氮化，降低焊接接头质量与性能。因此，焊接活性金属时，要求选用最高纯度的氩气。焊接用氩气执行GB 4842-1984《氩气》和GB 10624-1989《高纯氩》标准。

二、氦气（He)

氦气也是一种惰性气体，从表3-16可知，氦的电离能较高，故焊接时引弧比较困难，电弧引燃特性差。但是氦气和氩气比较，由于氦的电离能高、热导率大，故在相同的焊接电流和电弧长度下，氦弧的电弧电压比氩弧高，使电弧具有较大的电功率，传递给焊件的热量也较大。氦作为保护气体，由于密度比空气小，故要有效地保护焊接区，其流量应比氩气大得多。另外，氦比氩更稀缺，价格也更昂贵。所以，只在特殊场合下，如钛合金焊接时才选用氦气做保护气体。

氦气的元素符号为He.焊接用氦气执行GB 4844-1984《氦气》标准。

三、氢气（H₂)

氢气是一种还原性气体，在一定的条件下能使某些金属氧化物或氮化物还原。从表3-16可知，氢的密度很小，且热导率大，分解时可吸收大量分解热，因此，对电弧有较强的冷却作用。在氩气保护焊时，加入适量氢，可增大母材金属的输入热，提高电弧电压，从而可提高热功率，增加熔透性且提高焊接速度和生产效率。另外，氢是一种分子气体，在弧柱中会吸热分解成氢原子，这样将产生两种对立的作用：一是氢原子流到较冷的焊件表面上时，会复合成氢分子而释放出化学能，对焊件起补充加热作用。另一作用是原子氢在高温时能溶解于液体金属中，其溶解度随温度降低而减小；因此，液体金属冷凝时析出的氢若来不及外逸，易在焊缝金属中出现气孔、白点等缺陷。所以单纯用氢气做焊接保护气，只在原子氢焊时采用，因为原子氢焊焊成的焊缝金属冷却速度较慢，能使金属中溶解的氢析出并外逸，故不易引起焊缝产生缺陷。焊接用氢气执行GB 7445-1987《氢气》标准。

四、二氧化碳气体（CO₂)

二氧化碳气体（CO₂)是一种常用的氧化性焊接保护气体，有固、液、气三种状态。工业用都是液态，常温下即可气化，使用方便，经济。一个容积为40L的标准钢瓶即可装25kg液态二氧化碳(按容积的80%计），剩余约20%的空间则充满气化了的二氧化碳。液态二氧化碳中可溶解质量分数为0.05%的水，多余的水则成自由状态沉于瓶底。这些水在焊接过程中随二氧化碳一起挥发并混入二氧化碳气体中，进入焊接区，成为主要有害杂质，故焊前必须采取下列措施来减少水分：

1. 将新灌气瓶倒置，开启阀门将沉积在下部的水排出（一般排放2~3次，每次间隔约30min),放水结束后仍将气瓶倒正。

2. 使用前先放气2min~3min,因为上部的气体一般含有较多的空气和水分。

3. 在气路中设置干燥器，进一步减少二氧化碳中的水分。一般用硅胶或脱水硫酸铜做干燥剂，使用过的干燥剂经烘干后可重复使用。

4. 当瓶中气压降低到0.1MPa以下时，不再使用。此时液态二氧化碳已挥发完，气体压力随气体消耗而降低，水分分压相对增大，如继续使用，焊缝金属将会产生气孔。

焊接用二氧化碳气体执行技术标准GB 605-1985《工业液体二氧化碳技术要求》的规定，二氧化碳气体纯度要求≥99.5%,含水量≤0.05%。

使用单一二氧化碳气体作为保护气体的电弧焊方法称为二氧化碳气体保护焊，这种方法具有电弧稳定、经济方便等特点，应用比较普遍。

盛装焊接用气体容器的涂色标记见表3-17。

五、焊接用混合气体

在气体保护焊初期，使用的保护气体主要是单一气体，如氩气（Ar)、氦气（He)、氮气（N2)和二氧化碳气体（CO2)等。以后，在不断的科学试验和生产实践中，发现在一种气体中加人一定量另一种或两种气体后，可以分别在细化熔滴、减少飞溅、提高电弧的稳定性、改善熔深以及提高电弧温度等方面获得满意的效果。因此，目前在生产上，混合气体保护焊用得十分广泛。这里介绍一些常用混合气体的特性以及它们的适用范围。表3-18列出了一些混合气体的特性以及它们的适用范围。

1. Ar+He

Ar+He,Ar与He混合后还是惰性气体，但混合后使热导率加大。和使用纯Ar气相比，使用Ar+He混合气体在相同的电弧长度下电弧电压较高，电弧温度也比纯Ar弧高得多。

据资料介绍，钨极氦弧焊的焊接速度几乎可两倍于钨极氩弧焊。所以He气最大的优点是电弧温度高，母材热输入大。

Ar气独特的优点是电弧在Ar气中燃烧非常稳定。用Ar气保护进行熔化极焊接时，焊丝金属很容易呈稳定的轴向射流过渡，飞溅极小。以Ar气为基体，加入一定数量的He气后即可获得两者所具有的优点。焊接大厚度铝及铝合金时，采用Ar+He混合气体可改善焊缝增深，减少气孔和提高生产率。He的加人量视板厚而定，板越厚加入的He应越多。据一些资料介绍，板厚10mm~20mm时加入50%的He,板厚大于20mm后则加入75%~90%的He。图3-6是Ar、He、Ar+He三种保护气体的焊缝剖面示意图。对于钛、锆等金属的焊接，用这种混合气体也是为了改善熔深及焊缝金属的润湿性，这时Ar与He的比例通常为75/25.这种比例对于脉冲电弧、短路电弧、射流电弧都是合适的。