氢对焊缝金属有什么危害？如何预防？

沟槽合金中的氢主要就来自铜焊药皮、銲接、焊件或空气中的水气、脂类、硫化铁等。在低温下氢降解为氢原子氢,并大量熔于液态合金中。加热时,氢在钢中的溶解性急速下降,由于沟槽加热很快,氢来不及逸出,保留在沟槽合金中。以过饱和存在于沟槽中的氢,大多为氢原子状态,在二氧化锰能在晶体中民主自由蔓延,称蔓延氢;少量氢在晶体瑕疵、夹杂物等空隙处结合成氢分子,形成碱金属,不能在二氧化锰民主自由蔓延的称残余氢。

溶解在沟槽中的氢,过一段时间会在沟槽局部或charged线附近涌进,这是由于冲压应力和沟槽中微观瑕疵的存在而造成的。氢涌进到一定程度,就会导致沟槽或热负面影响区产生冷裂缝,这种裂缝也叫氢致裂缝,即所谓的延后裂缝。沟槽中的氢还会产生导管。裂缝和导管的特征是永久性,是绝对不允许的。

其中延后裂缝主要就有三种型态:

(1)焊趾裂缝:裂缝源于被焊合金和沟槽交界的应力集中处裂缝迈向与焊道相相连接,由焊趾表层的应力集中处开始向被焊合金的深处扩展。

(2)焊道下裂缝:一般情况下裂缝迈向与charged线相连接,但是,也有的是裂缝是垂直charged线的,这种裂缝经常发生在淬硬倾向较大、含碳量较低的冲压热负面影响区。

(3)表皮裂缝:这是延后裂缝中比较常见的裂缝型态,与焊趾裂缝相似,源于沟槽表皮应力集中最大的部位,可能出现在冲压热负面影响区的粗晶段,也可能出现在沟槽合金内。主要就发生在含碳量较低、紧接著环境温度不足的情况下。

氢对沟槽合金和助焊剂的危害性还有敏化,即塑性、韧性大幅度减少。氢还会在沟槽中形成白斑等。其特征是:沟槽经过追诉或退火后,沟槽中的氢从冲压接点中向外逸出,敏化和白斑基本可消除。因此,一直以来,人们从焊件助焊剂、冲压金属材料、冲压方式和冲压工艺等方面采行种种举措来增加氢的来源及危害性。

控制氢的举措

(1)严格限制冲压金属材料的含碳量换用低氢铜焊,同时,冲压金属材料在使用前,必须展开再研磨,这是生产过程去氢的最好的方式。试验表明,升高研磨环境温度可大大减少沟槽合金的含碳量,但是,研磨铜焊的环境温度也不可过高,否则,铜焊药皮内的锰将被氧化造气剂被过早降解,从而丧失它本身在冲压过程中的为保护作用。

冲压用的为保护液体如Ar和CO2等也常含有水份,通常用过火作为衡量液体中密度的尺度,过火越低,为保护液体的密度越少。因此,如果换用过火低的为保护液体冲压,必要时,能采行对为保护液体展开去水、干燥等举措。

(2)清除焊件和塞雷县表层的杂质焊件坡口和塞雷县表层上的硫化铁、渗漏依附的水份以及其他含碳物质,都是增加沟槽含碳量的主要就原因之一。因此,焊前如果仔细展开清理。

(3)展开冶金处理在低温下比较稳定的碱金属是HF和OH。它们不溶于液态合金中,因此,减少固相化钡的比热容,能增加氢在液体合金中的溶解性。要减少氢的比热容,如果调整冲压金属材料的成分,使固相中的氢,生成稳定的HF和OH。具体举措如下:

1)在铜焊药皮和銲接重新加入氯化剂:试验证明,在铜焊药皮中重新加入7%-8%的CaF2,能急剧增加沟槽含碳量。

2)控制冲压金属材料的氧化还原势:增加沟槽熔池的含氧量或增加固相的氧化性,能增加沟槽溶池中的氢的浓度,因为,氧化性的液体能夺取氢生成稳定的OH。低氢型铜焊药皮中含有很多碳酸盐,它们受热降解析出CO2,通过反应达到去氢的目的。CO2液体为保护焊时,尽管冲压环境有水份,但是,沟槽中含碳量很低,也是通过反应达到去氢的目的。

弧焊冲压不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金、镍及镍合金时,为了消除氢导管,改进工艺性能,常在氩气中重新加入体积分数为5%左右的氧气,就是依据以上道理。

3)在铜焊药皮或焊芯中重新加入微量的稀土元素:试验表明,在铜焊药皮或焊芯中重新加入微量的稀土元素碲或硒,能大幅度减少熔敷合金中的蔓延氢。

4)控制冲压参数:冲压参数对沟槽合金含碳量有一定的负面影响。铜焊电弧焊时,增大冲压电流,冲压熔滴含碳量增加。液体为保护焊时,喷射过渡的熔滴比滴状过渡的熔滴含碳量低。电弧焊时,电流的种类和极性对沟槽的含碳量有负面影响,应当指出,通过控制冲压参数来限制沟槽中的含碳量，是有很大的局限性的。

5)焊后脱氢处理:焊后对焊件展开加热，促使氢蔓延外逸，从而增加冲压接点中的氢含量的工艺称为焊后脱氢处理。对于容易产生冷裂缝的焊件，在生产上常要求展开焊后脱氢处理。但要指出的是，对奥氏体不锈钢冲压接点展开脱氢处理意义不大，没有必要展开。