焊接用氣體

焊接用氣體主要是指氣體保護焊（二氧化碳氣體保護焊、惰性氣體保護焊）中所用的保護性氣體和氣焊、切割時用的氣體，包括二氧化碳（CO2）、氬氣（Ar）、氦氣（He）、氧氣（O2）、可燃氣體、混合氣體等。焊接時保護氣體既是焊接區(qū)域的保護介質(zhì)，也是產(chǎn)生電弧的氣體介質(zhì)；氣焊和切割主要是依靠氣體燃燒時產(chǎn)生的熱量集中的高溫火焰完成，因此氣體的特性（如物理特性和化學(xué)特性等）不僅影響保護效果，也影響到電弧的引燃及焊接、切割過程的穩(wěn)定性。

1.焊接用氣體的分類

焊接用氣體主要是指氣體保護焊（二氧化碳氣體保護焊、惰性氣體保護焊）中所用的保護性氣體和氣焊、切割時用的氣體，包括二氧化碳（CO2）、氬氣（Ar）、氦氣（He）、氧氣（O2）、可燃氣體、混合氣體等。焊接時保護氣體既是焊接區(qū)域的保護介質(zhì)，也是產(chǎn)生電弧的氣體介質(zhì)；氣焊和切割主要是依靠氣體燃燒時產(chǎn)生的熱量集中的高溫火焰完成，因此氣體的特性（如物理特性和化學(xué)特性等）不僅影響保護效果，也影響到電弧的引燃及焊接、切割過程的穩(wěn)定性。

  1. 焊接用氣體的分類

焊接用氣體主要是指焊接或切割時所使用的各種氣體。根據(jù)氣體在工作過程中作用，焊接用氣體可分為保護氣體和氣焊、切割用氣體兩大類。

(1)保護氣體：保護氣體是指氣體保護焊時所用的起保護作用的氣體，主要包括二氧化碳(CO2)，氬氣(Ar)，氦氣(He)，氧氣(O2)、氮氣(N2)、氫氣(H2)及其混合氣體(如Ar+He、Ar+CO2、Ar+CO2+O2等)。國際焊接學(xué)會指出，保護氣體統(tǒng)一按氧化勢進行分類：即惰性氣體或還原性氣體(i類)、弱氧化性氣體(m1類)、中等氧化性氣體(m2類)、強氧化性氣體(m3和c類)。

(2)氣焊、切割用氣體：根據(jù)氣體的性質(zhì)，氣焊、切割用氣體又可分為助燃氣體(O2)和可燃氣體兩類。可然氣體與氧氣混合燃燒時，放出大量的熱，形成熱量集中的高溫火焰，可將金屬加熱熔化。氣焊、切割時常用的可然氣體主要是乙炔(C2H2)，其他推廣使用的可燃氣體還有丙烷(C3H8 )、丙烯(C3H6)、天然氣(以甲烷CH4為主)、液化石油氣(以丙烷為主)等。

2.焊接用氣體的特性

不同焊接或切割過程中氣體的作用也有所不同，并且氣體的選擇還與被焊材料有關(guān)，這就需要在不同的場合選用具有某一特定物理或化學(xué)性能的氣體甚至多種氣體的混合。焊接和切割中常用氣體的主要性質(zhì)和用途見表1，不同氣體在焊接過程中的特性見表2。

表1 ?焊接常用氣體的主要特征和用途

氣體 符號 主??要??性??質(zhì) 在焊接中的應(yīng)用
二氧化碳 CO2 ??化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不燃燒、不助燃，在高溫時能分解為CO和O，對金屬有一定氧化性。能液化，液態(tài)CO2蒸發(fā)時吸收大量熱，能凝固成固態(tài)二氧化碳，俗稱干冰 ??焊接時配用焊絲可用為保護氣體，如CO2氣體保護焊和CO2+O2、CO2+Ar等混合氣體保護焊
氬氣 Ar ??惰性氣體，化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫和高溫下不與其他元素起化學(xué)作用 ??在氬弧焊、等離子焊接及切割時作為保護氣體，起機械保護作用
氧氣 O2 ??無色氣體，助燃，在高溫下很活潑，與多種元素直接化合。焊接時，氧進入熔池會氧化金屬元素，起有害作用 ??與可燃氣體混合燃燒，可獲得極高的溫度，用于焊接和切割，如氧-乙炔火焰、氫-氧焰。與氬、二氧化碳等按比例混合，可進行混合氣體保護焊
乙炔 C2H2 ??俗稱電石氣，少溶于水，能溶于酒精，大量溶于丙酮，與空氣和氧混合形成爆炸性混合氣體，在氧氣中燃燒發(fā)出3500℃高溫和強光 ??用于氧-乙炔火焰焊接和切割
氫氣 H2 ??能燃燒，常溫時不活潑，高溫時非?；顫姡勺鳛榻饘俚V和金屬氧化物的還原劑。焊接時能大量熔于液態(tài)金屬，冷卻時析出，易形成氣孔 ??焊接時作為還原性保護氣體。與氧混合燃燒，可作為氣焊的熱源
氮氣 N2 ??化學(xué)性質(zhì)不活潑，高溫時能與氫氧直接化合。焊接時進入熔池起有害作用。與銅基本上不反應(yīng)，可作保護氣體 ??氮弧焊時，用氮作為保護氣體，可焊接銅和不銹鋼。氮也常用于等離子弧切割，作為外層保護氣

表2 不同氣體在焊接過程中的特性

氣體 純度 弧柱電位梯度 電弧穩(wěn)定性 金屬過渡特性 化學(xué)性能 焊縫熔深形狀 加熱特性
CO2 99.90% 高 滿意 滿意，但有些飛濺 強氧化性 扁平形、熔深較大 －
Ar 99.995% 低 好 滿意 － 蘑菇形 －
He 99.99% 高 滿意 滿意 － 扁平形 對焊件熱輸入比純Ar高
N2 99.90% 高 差 差 在鋼中產(chǎn)生氣孔和氮化物 扁平形 －

3． 焊接用氣體的選用

CO2氣體保護焊、惰性氣體保護焊、混合氣體保護焊、等離子弧焊、保護氣氛中的釬焊以及氧-乙炔氣焊、切割等都要使用相應(yīng)的氣體。焊接用氣體的選擇主要取決于焊接、切割方法，除此之外，還與被焊金屬的性質(zhì)、焊接接頭質(zhì)量要求、焊件厚度和焊接位置及工藝方法等因素有關(guān)。

3.1? 根據(jù)焊接方法選用氣體

根據(jù)在施焊過程所采用的焊接方法不同，焊接、切割或氣體保護焊用的氣體也不相同，焊接方法與焊接用氣體的選用見表3。保護氣氛中釬焊常用氣體的選用見表4。各種氣體在等離子弧切割中的適用性見表5。

表3 ? 焊接方法與焊接用氣體的選用

焊??接??方??法 焊??接??氣??體
氣焊 C2H2+O2 H2
氣割 C2H2+O2 液化石油氣+O2 煤氣+O2 天然氣+O2
等離子弧切割 空氣 N2 Ar+N2 Ar+H2 N2+H2
鎢極惰性氣體保護焊（TIG） Ar He Ar+He
實芯焊絲 熔化極惰性氣體保護焊（MIG） Ar He Ar+He
熔化極活性氣體保護焊（MAG） Ar+O2 Ar+CO2 Ar+CO2+O2
CO2氣體保護焊 CO2 CO2+O2
藥芯焊絲 CO2 Ar+O2 Ar+CO2

表4 ?保護氣氛中釬焊常用氣體的選擇

氣???體 性???質(zhì) 化學(xué)成分及純度要求 用???途
氬氣 惰性 氬＞99.99% 合金鋼、熱強合金、銅及銅合金
氫氣 還原性 氫100% 合金鋼、熱強合金及無氧銅
分解氨 還原性 氫75%,氮25% 碳鋼、低合金鋼及無氫銅
非充分壓縮的分解氨 還原性 氫7%～20%,其余氮 低碳鋼
氮氣 相對于銅是惰性 氮100% 銅及銅合金

表5 各種氣體在等離子弧切割中的適用性

氣?????體 主??要??用??途 備?????注
Ar，Ar+H2，Ar+N2，Ar+H2+N2 切割不銹鋼、有色金屬或合金 Ar僅用于切割較薄金屬
N2，N2+H2 N2作為水再壓縮等離子弧的工作氣體，也可用于切割碳素鋼
O2，空氣 切割碳素鋼和低合金鋼，也用于切割不銹鋼和鋁 重要的鋁合金結(jié)構(gòu)件一般不用

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二氧化碳 分解氨 Ar+CO2
氮氣 C2H2+O2 CO2+O2
氬氣 液化石油氣+O2 Ar+O2
氧氣 Ar+N2 Ar+H2+N2
乙炔 N2+H2 焊接混合氣
氫氣 Ar+H2 Ar+He