1. 硫
硫是焊缝中有害元素之一,它与铁生成低熔点的硫化铁(fes)。焊接时fes会导致焊缝热裂和热影响区出现液化裂纹,使焊接性能变坏,降低冲击韧性和耐蚀性,促使产生偏析。同时,硫以薄膜形式存在于晶界,使钢的塑性和韧性下降。
熔液中的mn、mno、cao具有一定的脱硫作用,与硫反应后,生成mns、cas都进入熔渣中。由于mno、cao均属碱性氧化物,在碱性熔渣中含量较多。所以碱性熔渣脱硫能力比酸性熔渣强。因此,焊接含硫偏高的钢材,采用碱性焊条具有抗裂作用。
2.磷
磷也是焊缝中尚存的有害元素之一,它会增加钢的冷脆性,恶化钢的焊接性能,大幅度降低焊缝金属的冲击韧性。焊接奥氏体类钢或焊缝中含碳量较高时,磷会促使焊缝金属产生热裂纹。由于碱性熔渣中含有cao,所以脱磷效果比酸性熔渣好,当然最好的办法是在母材及焊接材料中限制硫、磷的含量。
3.焊接区内的气体
(1) 气体的来源
焊接过程中,焊接区内充满大量气体,主要有co、co2、h2等。由于焊条、焊丝、工件潮湿,有油污、铁锈,受热后产生气体以及空气侵入熔池。采用低氢型焊条施焊时,焊缝含氢量比较低,用co2气体保护焊时,含氢量最低。氢使焊缝塑性严重下降,是产生气孔的根源,也会导致延迟裂纹的产生,还会在拉伸试样断面上出现白点。
减少焊缝金属含氢量常用的措施有:
① 消除焊件和焊丝表面上的铁锈、杂质和油污;
② 对焊丝、焊剂、焊条进行烘焙,保持干燥;
③ 在焊条药皮和焊剂中加入适量的氟石(caf2)、硅砂(sio2),具有较好的去氢效果;
④ 采用低氢型焊条、超低氢型焊条和碱性焊剂;
⑤ 在焊接低合金钢对接焊缝时,为防止焊接时吸入空气及潮湿,可在背面先用手工焊封底,正面用碳刨刨槽焊接,再反身将原先的封底焊刨去,正式封底焊,这样可防止底部吸入空气,效果很好。
(2) 氧气
氧气主要来源于空气、药皮和焊剂中的氧化物、水分及焊接材料表面的氧化物。焊缝金属中含氧量增加,焊缝强度、硬度和塑性会明显下降,出现热脆、冷脆和时效硬化,并在焊缝中形成气孔。
在焊接材料中加入脱氧剂,以铁合金的形式加入到药皮中去,如锰铁、硅铁等。埋弧焊常采用合金焊丝,如h08mna、h10mnsi等,脱氧效果较好。所以用碱性焊条施焊,其含氧量较低,塑性、韧性相应提高。因此,碱性焊条常用来焊接低合金钢及重要结构。
(3) 氮气
氮气主要来自焊接区周围的空气。氮是提高焊缝金属强度、降度塑性和韧性的元素,也是导致焊缝中产生气孔的原因之一。