在焊接作业中，氢气孔是常见的焊接缺陷之一，其不仅影响焊缝的外观质量，更会大幅降低焊接接头的力学性能，给后续使用带来安全隐患。深入了解氢气孔的形状特征，并掌握科学有效的避免方法，对提升焊接质量至关重要。
一、焊接氢气孔的典型形状特征
焊接过程中产生的氢气孔，其形状并非单一固定，而是会因焊接工艺、母材材质、氢气来源等因素呈现出不同形态，但核心特征具有较强规律性：
从宏观外观来看，氢气孔多以圆形或椭圆形为主，这是因为氢气在熔池中受热膨胀时，会朝着阻力最小的方向扩散，而圆形结构能最大程度降低内部应力，因此成为氢气聚集形成气孔的常见形态。部分情况下，若熔池冷却速度较快，氢气来不及充分扩散，可能会形成梨形或长条形气孔—— 这类气孔通常一端粗大、一端细小，粗大端朝向熔池表面，细小端则深入焊缝内部，形似梨状，本质是氢气在快速冷却过程中 “被迫” 形成的非规则形态。
从分布位置来看，氢气孔可分为表面气孔与内部气孔。表面气孔易直接观察，常呈孤立的圆形凹坑，或多个相邻的小气孔聚集形成 “蜂窝状”；内部气孔则需通过无损检测（如 X 光、超声波检测）发现，多为分散的圆形或椭圆形空洞，部分可能沿焊缝熔合线附近分布，这与熔合线区域散热较快、氢气易滞留的特点密切相关。
此外，氢气孔还有一个显著特征：气孔壁相对光滑。由于氢气在熔池中以气泡形式存在，气泡表面与液态金属接触时，会形成较为规整的界面，冷却后气孔壁便呈现出光滑的形态，这也是区分氢气孔与其他类型气孔（如氮气孔、一氧化碳气孔）的重要依据之一。
二、焊接氢气孔的全方位避免策略
氢气孔的产生本质是焊接过程中氢气的引入、溶解与析出过程失衡导致的，因此避免氢气孔需从 “减少氢气来源”“优化焊接工艺”“改善母材与焊材状态” 三个核心维度入手，形成全流程管控：
（一）严格控制氢气来源：从源头减少氢气引入
氢气的来源是形成氢气孔的根本，需重点管控以下环节：
焊材的烘干与存储：焊条、焊丝是氢气的重要载体，尤其是低氢型焊条，若存储不当或未烘干，焊条药皮中的水分会在焊接时分解产生氢气。使用前需按照焊材说明书要求，在专用烘干箱中进行烘干（通常烘干温度为 350-400℃，保温 1-2 小时），烘干后的焊条需放入保温筒中随用随取，避免再次吸潮。对于焊丝，尤其是实芯焊丝，需确保焊丝表面无油污、锈蚀，盘装焊丝存放时需做好防潮措施，避免空气中的水分附着在焊丝表面。
母材的清洁处理：焊接前需对母材焊接区域（通常为坡口及两侧 20-30mm 范围）进行彻底清洁，去除表面的油污、铁锈、氧化皮、水分等杂质。油污受热后会分解产生氢气，铁锈（主要成分为 Fe₂O₃・nH₂O）中的结晶水也会在焊接高温下释放氢气，这些氢气若进入熔池，极易形成气孔。清洁时可采用机械打磨（如角磨机打磨）、喷砂处理或化学清洗（如使用专用清洗剂去除油污）等方式，确保母材焊接区域表面洁净、干燥。
焊接环境的湿度控制：焊接环境中的湿度较大时，空气中的水分会通过坡口表面、焊丝表面或电弧区域进入熔池，增加氢气孔产生的风险。因此，在焊接作业时，需关注环境湿度，当湿度超过 80% 时，应采取防潮措施，如在焊接区域设置防风防潮棚，使用除湿机降低环境湿度，或对母材及焊材进行预热，减少水分的附着与分解。对于重要构件的焊接，建议将环境湿度控制在 60% 以下。
（二）优化焊接工艺参数：创造利于氢气逸出的条件
焊接工艺参数的选择直接影响熔池的温度、冷却速度及液态金属的流动状态，合理的工艺参数能为氢气在熔池凝固前充分逸出创造条件，从而减少氢气孔的产生：
控制焊接电流与电压：焊接电流过小或电压过高时，电弧热量不足，熔池温度较低，液态金属黏度增大，氢气在熔池中扩散与逸出的阻力增加，易形成气孔；电流过大则会导致熔池过热，母材过热区晶粒粗大，同时可能使电弧不稳定，增加氢气引入的风险。因此，需根据母材厚度、焊材类型及焊接位置，选择合适的焊接电流与电压，确保电弧稳定燃烧，熔池温度适中，液态金属具有良好的流动性，便于氢气逸出。
调整焊接速度：焊接速度过快时，熔池存在时间缩短，氢气来不及充分逸出，熔池便已凝固，易形成气孔；焊接速度过慢则会导致熔池过热，不仅会增加母材的热变形，还可能使熔池中氢气进一步溶解，反而增加气孔风险。实际焊接时，应根据熔池的成形情况，调整焊接速度，使熔池存在时间足以让氢气逸出，同时保证焊缝成形良好。
选择合适的焊接位置与电弧长度：平焊位置焊接时，熔池处于水平状态，氢气逸出阻力较小，气孔产生概率较低；立焊、横焊或仰焊时，熔池液态金属受重力影响易流淌，熔池形状不规则，氢气逸出难度增加，需适当调整工艺参数（如减小焊接电流、缩短电弧长度），并选择合适的焊条角度，确保熔池稳定。此外，电弧长度过长会增加电弧与空气的接触面积，空气中的水分易进入电弧区产生氢气，同时电弧不稳定也会影响熔池质量，因此焊接时应尽量采用短弧焊接，减少氢气引入。
（三）做好预热与后热处理：改善焊缝结晶与氢气扩散条件
预热与后热处理是减少氢气孔、尤其是针对厚板或高碳钢焊接的重要措施，其核心作用是通过控制温度，改善焊缝及热影响区的组织状态，促进氢气扩散：
合理进行焊接预热：预热能提高母材焊接区域的温度，降低熔池的冷却速度，延长熔池存在时间，为氢气逸出提供充足时间；同时，预热还能减少焊缝与母材之间的温度梯度，降低焊接应力，避免因应力集中导致的气孔扩展。预热温度需根据母材的碳当量、厚度及焊接材料类型确定，对于低碳钢薄板，通常无需预热或仅需低温预热（50-100℃）；对于中高碳钢、低合金钢或厚板（厚度超过 20mm），预热温度一般为 150-350℃，具体温度需参考焊接工艺评定报告。预热时需确保加热均匀，避免局部过热或温度不足。
必要时进行后热处理：后热处理（也称消氢处理）是在焊接完成后，将焊缝及热影响区加热至一定温度（通常为 250-350℃），并保温一段时间（一般为 1-3 小时），通过加热促进焊缝中的氢气向外界扩散，减少焊缝中的残余氢含量，从而防止氢气孔的产生及延迟裂纹的出现。后热处理通常适用于中高碳钢、低合金钢等对氢敏感的材料，或在低温、高湿度环境下焊接的重要构件。需注意的是，后热处理应在焊接完成后及时进行，避免焊缝冷却至室温后再进行，否则氢气已基本凝固在焊缝中，难以通过后热充分逸出。
三、总结
焊接氢气孔的形状以圆形、椭圆形为主，部分呈梨形或长条形，气孔壁光滑，可分布于焊缝表面或内部。避免氢气孔的关键在于 “源头控制、工艺优化、热处理辅助”，通过严格管控焊材、母材及环境中的氢气来源，选择合理的焊接工艺参数，结合必要的预热与后热处理，为氢气在熔池凝固前充分逸出创造条件，从而有效减少甚至消除氢气孔，提升焊接接头的质量与安全性。
在实际焊接作业中，需结合具体的焊接材料、母材类型及工况条件，制定针对性的质量控制方案，并加强焊接过程中的巡检与无损检测，及时发现并解决问题，确保焊接质量满足设计要求与使用需求。
以上内容由耐磨焊丝厂家天津雷公焊接材料有限公司编辑 咨询电话：18202593233
|
