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来源：百度文库 编辑：中财网 时间：2024/05/05 07:56:38
Co2其他保护焊中的未熔合缺陷分析
摘要：未熔合现象是CO2气体保护焊中最常见、危害性大且不易被发现的缺陷，约占缺陷总数的60%。分析认为，未熔合
产生的主要原因是焊接电流大、焊接速度慢及操作不当等。施焊时应采用正确的焊接参数，合适的焊接角度，同时保证焊
丝的摆动幅度，依据母材厚度确定焊接层数，尽量做到多层多焊道，防止未熔合现象的产生。
CO2气体保护焊由于其效率高、成本低、焊接中
释放烟尘少以及操作灵活简便等诸多优势，在当今
各种钢结构的焊接中被广泛应用，成了各种钢结构
焊接中的主要焊接方法。但是由于CO2气体保护焊
本身的一些特点，如果操作不当，则容易产生像未
熔合、气孔和未焊透等缺陷，尤其以未熔合现象最
常见，而且其危害性也是比较严重的一种缺陷。
1 缺陷统计
图1 所示是历经
CO2气体保护焊件的各种缺陷的近似比例。从各种
缺陷所占缺陷总数的百分比来看，未熔合缺陷占的
比重最大，也是除裂纹外最严重的缺陷。由于它也
是一种面积型缺陷，在无损检测时用射线拍片的方
法，如果透射方向选择不恰当，则很难在底片上发
现；即使方向选对了，由于其结构的特殊性，也不容
易被识别。因此用射线拍片检测焊接未熔合是不
可靠的。检测焊接未熔合常用的方法是用超声波
检测，因为超声波对面积型缺陷敏感，只要主声束
入射方向能大致垂直于未熔合的走向，一般就很容
易发现这类缺陷；因此在用超声波检测未熔合缺陷
时，应该事先了解焊接方法、焊接位置、坡口型式
等，来判断未熔合最可能产生的走向，再选择合适
的探头K 值和探测位置等。
气孔20%
未焊透10%
其他10%
未溶合60%
图1 CO2焊各种缺陷的比例
CO2焊还有一种比较常见的缺陷就是气孔，这
种缺陷的产生原因很容易找到，也很容易消除。主
要原因一个是由于施工现场有风，致使CO2焊保护
不好；另一个原因就是CO2气体的纯度不高或是压
力不够，也会产生气孔。CO2焊产生的气孔一般都
比较小，有单个的气孔，也有密集气孔，产生原因都
与上述因素有关。检测这种缺陷的方法用射线或
超声波都很容易发现，焊缝返修的时候也很容易用
肉眼观察到。
CO2焊未焊透缺陷的产生也比较常见，一般产
生未焊透的原因主要有坡口钝边太厚、焊接电流太
小、焊偏等。检测这种缺陷的方法也是用射线或超
声波都很容易发现，焊缝返修的时候也很容易用肉
眼观察到。由于CO2焊的气孔和未焊透缺陷都比较
容易被发现和消除，因此主要探讨未熔合产生的原
因及预防措施。
2 未熔合产生的原因
未熔合的主要原因是操作不当。未熔合现象
往往发生在焊缝内部，在焊缝表面看不到，须借助
超声波或射线拍片检测才能检查到。
在平焊时，未熔合多发生在沿母材的坡口面或
多层焊的层间，如图2 所示。产生这种缺陷的原因
主要是焊接电流太大而焊速又太慢，导致焊丝熔化
后的铁水流向离熔池较远的地方，铁水与周围的低
温母材接触，温度降低后凝固，覆盖在低温的焊道
表面，从而造成未熔合；再一种情况就是坡口较宽
时焊丝摆动幅度不够大而导致焊道两侧温度低，焊
丝熔化后的铁水被快速降温后覆盖在坡口上造成
未熔合。
未熔合
图2 平焊位置的未熔合
CO2气体保护焊中的未熔合缺陷分析
崔玉强
（山东建设工程有限公司，山东济南250101）
53
山2009 年8 月东冶金第31 卷
在横焊时，未熔合也是多发生在沿母材的上、
下坡口面和焊道的层间，如图3 所示，这种现象最为
普遍，因为大型工件的制作（特别是壳体类）都常用
这种焊法。产生这种现象的主要原因同样是焊接
过程中电流太大而焊速又过慢，从而导致铁水沿母
材的下坡口面向外流，覆盖在低温的下坡口面造成
未熔合；沿上坡口面的每层焊道边缘处也容易产生
未熔合现象。
立焊时一般是CO2气电立焊，属于自动焊，山东
建设工程有限公司在制作高炉或热风炉的炉壳过
程中，都是用这种焊法来焊接壳体的立焊缝。自动
焊时由于母材厚度太大而焊丝又不摆动或摆动幅
度不够大，从而造成离焊丝较远的沿坡口面的某些
部位温度过低，形成未熔合现象。这种现象多发生
在沿母材坡口面的两侧位置，如图4 所示。
焊缝
母材
未熔合
母材
未熔合
焊缝
母材
焊丝
图3 横焊缝未熔合图4 气电立焊未熔合
3 未熔合的危害
未熔合不仅直接减少了结构的有效厚度，而且
在工件的使用过程中，未熔合的边缘处很容易产生
应力集中，从而很快会在其边缘处向外扩展形成裂
纹，最终导致整个焊缝的开裂。此外，未熔合缺陷
一般都产生在焊缝内部，在焊缝表面看不到，如果
检测不及时或检测不到，会对整个工件的质量造成
严重影响。
如某单位施工的大高炉工程，炉壳焊缝都用
CO2 气体保护焊，其中环缝是手工焊，纵缝是电立
焊。虽然焊缝表面质量良好，但无损检测发现，无
论是手工焊还是电立焊，都有很多未熔合现象。在
用碳弧气刨刨开焊缝时，在焊缝的不同部位都能看
到一些细小、方向不一的未熔合缺陷。由于未熔合
缺陷的第三维尺寸很小，因此有些时候肉眼很难观
察到，只有在大到一定尺寸和刨开到合适的位置时
才能看到，射线拍片时如果方向不合适，在射线底
片上也不容易被发现。但在超声波检测时就很容
易发现，其方向性很强（方向合适时波幅会很高，方
向不合适时波幅就很低，甚至检测不到），如图5 所
示。在排除了其他原因后，分析产生这种缺陷的主
要原因就是焊枪角度和焊接速度，再就是与焊速相
关的焊接电流。采取了相应的调整措施后，再焊接
时就很少产生未熔合这种缺陷了。
未熔合波幅低或检测不到波幅高
图5 超声波检测未熔合示意图
4 避免未熔合缺陷的措施
1）采用正确的焊接参数。焊接电流要适当，如
果电流太大，会造成焊丝熔化过快，熔化的铁水会
流到焊丝的前面覆盖到焊道表面上，由于焊丝前面
的焊道表面温度太低，从而使覆盖在上面的铁水还
没来得及与母材熔合就已凝固，这样就造成未熔
合；反之，熔池太小，熔池周围温度过低，也会在熔
池边缘造成未熔合现象。再就是焊接速度，焊接速
度宜快不宜慢，因为如果速度太慢的话，也会形成
类似焊接电流大的情况。依据其他焊接参数，如焊
丝直径、电流大小以及坡口形式和焊接位置等确定
合适的焊接速度。
2）选择合适的焊接角度。平焊时焊枪应与焊
缝横向垂直，而与焊缝纵向即焊接方向有一个向前
约20°的倾角；如果是手工立焊，焊枪应与焊缝横
向垂直，而与焊接方向有-10°～10°的倾角，具体
根据焊接的层数而定；横焊时由于CO2焊不产生熔
渣，对熔池没有托付作用，所以很容易使熔化的铁
水向下流，产生未熔合，因此焊枪角度应与焊接方
向垂直，而与焊缝上母材的夹角不能太小，否则很
容易产生上坡口面的未熔合（下坡口面的未熔合主
要是焊接速度太慢引起）。
3）保证焊丝摆动幅度。焊接时应根据母材厚
度和坡口型式保证一定的焊丝摆动幅度，尤其是在
平焊和立焊时，母材厚度比较大的情况下，焊丝摆
动和摆动幅度尤为重要。
4）依据母材厚度确定焊接层数，尽量做到多层
多道焊。要严格控制每一层的厚度，这也与焊接速
度有关，速度快了每一层的厚度就会小，这样就能
避免未熔合的产生；速度慢了每一层的厚度就会增
加，易于产生未熔合。所以每条焊缝应多焊几层，
即减少每一层的厚度，同时可减少焊丝的摆动幅
度，这样既能杜绝未熔合的产生，同时由于电流没
变也不会因此而增加整条焊缝的焊接时间。
5 结束语
CO2气体保护焊的未熔合现象，是一种危害性
大、多发、不易被发现且检测较困难（下转第57 页）
54
Q＝11 498.837 3P1.249 9V－1.102 8。（6）
4 建模结果分析
为了考察6 种喷煤量数学模型使用效果，它们
的误差对比分析见表1。从表1 数据可以看出，无论
是喷煤量线性模型还是指数模型的误差比较，考虑
罐中煤粉量建立的数学模型精度要明显好于通用
数学模型。
相对误差
δ＜5%
5%≤δ＜10%
10%≤δ＜15%
15%≤δ＜20%
δ≥20%
线性模型累计比例
模型（1）
80
95
100
模型（5）
62.5
87.5
97.5
100
模型（3）
77.5
97.5
100
模型（5）
52.5
90.0
100
指数模型累计比例
模型（2）
65.0
92.5
97.5
100
模型（6）
62.5
87.5
90.0
95.0
100
模型（4）
73.2
92.7
97.5
97.5
100
模型（6）
60.0
90.0
92.5
92.5
100
表1 喷煤量线性模型及指数模型误差对比%
5 结论
5.1 莱钢
数学模型时，不能忽略喷吹罐内煤粉量这一影响因素。
5.2 比较喷煤罐内煤粉量为半罐和接近满罐时的
模型，半罐时指数模型精度要好于线性模型。满罐
时线性模型精度与指数模型相差不大。在借鉴其
他钢铁厂喷煤量数学模型经验的基础上，采用指数
形式的喷煤量数学模型做为莱钢
数学模型。指数形式模型的相对误差绝对值平均
值为3.042%，其精度能够满足高炉喷煤自动控制的
要求。
5.3 莱钢
用形式的数学模型，需要分别建立罐中煤粉量为半
罐和满罐时的喷煤量数学模型。
5.4 由指数形式的喷煤量数学模型可知，喷煤量随
罐压的提高而增大，随补气量的增加而减少。
参考文献：
［1］ 何晓群，刘文卿.应用回归分析［M］.北京：中国人民大学出版
社，2004：4-9.
（上接第54 页）的一种缺陷。因此在施工中，无论是
焊工还是焊缝质量检测者，都应该引起足够重视。
了解未熔合产生的原因，施焊时采取正确的施焊方
法，尽量避免未熔合产生。检测CO2焊的焊缝时，应
特别注意对未熔合的检出率，尽量采取有利于检测
出未熔合的方法和工艺。
摘要：未熔合现象是CO2气体保护焊中最常见、危害性大且不易被发现的缺陷，约占缺陷总数的60%。分析认为，未熔合
产生的主要原因是焊接电流大、焊接速度慢及操作不当等。施焊时应采用正确的焊接参数，合适的焊接角度，同时保证焊
丝的摆动幅度，依据母材厚度确定焊接层数，尽量做到多层多焊道，防止未熔合现象的产生。
关键词：CO2气体保护焊；未熔合；超声波检测；焊接电流
中图分类号：TG441.7 文献标识码：A 文章编号：1004-4620（2009）04-0053-02
试验研究
收稿日期：
作者简介：崔玉强，男，1971 年生，1995 年毕业于沈阳工业高等专科
学校焊接专业。现为山东建设工程有限公司无损检测责任工程
师，从事无损检测和焊接工艺工作。
CO2气体保护焊由于其效率高、成本低、焊接中
释放烟尘少以及操作灵活简便等诸多优势，在当今
各种钢结构的焊接中被广泛应用，成了各种钢结构
焊接中的主要焊接方法。但是由于CO2气体保护焊
本身的一些特点，如果操作不当，则容易产生像未
熔合、气孔和未焊透等缺陷，尤其以未熔合现象最
常见，而且其危害性也是比较严重的一种缺陷。
1 缺陷统计
图1 所示是历经
CO2气体保护焊件的各种缺陷的近似比例。从各种
缺陷所占缺陷总数的百分比来看，未熔合缺陷占的
比重最大，也是除裂纹外最严重的缺陷。由于它也
是一种面积型缺陷，在无损检测时用射线拍片的方
法，如果透射方向选择不恰当，则很难在底片上发
现；即使方向选对了，由于其结构的特殊性，也不容
易被识别。因此用射线拍片检测焊接未熔合是不
可靠的。检测焊接未熔合常用的方法是用超声波
检测，因为超声波对面积型缺陷敏感，只要主声束
入射方向能大致垂直于未熔合的走向，一般就很容
易发现这类缺陷；因此在用超声波检测未熔合缺陷
时，应该事先了解焊接方法、焊接位置、坡口型式
等，来判断未熔合最可能产生的走向，再选择合适
的探头K 值和探测位置等。
气孔20%
未焊透10%
其他10%
未溶合60%
图1 CO2焊各种缺陷的比例
CO2焊还有一种比较常见的缺陷就是气孔，这
种缺陷的产生原因很容易找到，也很容易消除。主
要原因一个是由于施工现场有风，致使CO2焊保护
不好；另一个原因就是CO2气体的纯度不高或是压
力不够，也会产生气孔。CO2焊产生的气孔一般都
比较小，有单个的气孔，也有密集气孔，产生原因都
与上述因素有关。检测这种缺陷的方法用射线或
超声波都很容易发现，焊缝返修的时候也很容易用
肉眼观察到。
CO2焊未焊透缺陷的产生也比较常见，一般产
生未焊透的原因主要有坡口钝边太厚、焊接电流太
小、焊偏等。检测这种缺陷的方法也是用射线或超
声波都很容易发现，焊缝返修的时候也很容易用肉
眼观察到。由于CO2焊的气孔和未焊透缺陷都比较
容易被发现和消除，因此主要探讨未熔合产生的原
因及预防措施。
2 未熔合产生的原因
未熔合的主要原因是操作不当。未熔合现象
往往发生在焊缝内部，在焊缝表面看不到，须借助
超声波或射线拍片检测才能检查到。
在平焊时，未熔合多发生在沿母材的坡口面或
多层焊的层间，如图2 所示。产生这种缺陷的原因
主要是焊接电流太大而焊速又太慢，导致焊丝熔化
后的铁水流向离熔池较远的地方，铁水与周围的低
温母材接触，温度降低后凝固，覆盖在低温的焊道
表面，从而造成未熔合；再一种情况就是坡口较宽
时焊丝摆动幅度不够大而导致焊道两侧温度低，焊
丝熔化后的铁水被快速降温后覆盖在坡口上造成
未熔合。
未熔合
图2 平焊位置的未熔合
CO2气体保护焊中的未熔合缺陷分析
崔玉强
（山东建设工程有限公司，山东济南250101）
53
山2009 年8 月东冶金第31 卷
在横焊时，未熔合也是多发生在沿母材的上、
下坡口面和焊道的层间，如图3 所示，这种现象最为
普遍，因为大型工件的制作（特别是壳体类）都常用
这种焊法。产生这种现象的主要原因同样是焊接
过程中电流太大而焊速又过慢，从而导致铁水沿母
材的下坡口面向外流，覆盖在低温的下坡口面造成
未熔合；沿上坡口面的每层焊道边缘处也容易产生
未熔合现象。
立焊时一般是CO2气电立焊，属于自动焊，山东
建设工程有限公司在制作高炉或热风炉的炉壳过
程中，都是用这种焊法来焊接壳体的立焊缝。自动
焊时由于母材厚度太大而焊丝又不摆动或摆动幅
度不够大，从而造成离焊丝较远的沿坡口面的某些
部位温度过低，形成未熔合现象。这种现象多发生
在沿母材坡口面的两侧位置，如图4 所示。
焊缝
母材
未熔合
母材
未熔合
焊缝
母材
焊丝
图3 横焊缝未熔合图4 气电立焊未熔合
3 未熔合的危害
未熔合不仅直接减少了结构的有效厚度，而且
在工件的使用过程中，未熔合的边缘处很容易产生
应力集中，从而很快会在其边缘处向外扩展形成裂
纹，最终导致整个焊缝的开裂。此外，未熔合缺陷
一般都产生在焊缝内部，在焊缝表面看不到，如果
检测不及时或检测不到，会对整个工件的质量造成
严重影响。
如某单位施工的大高炉工程，炉壳焊缝都用
CO2 气体保护焊，其中环缝是手工焊，纵缝是电立
焊。虽然焊缝表面质量良好，但无损检测发现，无
论是手工焊还是电立焊，都有很多未熔合现象。在
用碳弧气刨刨开焊缝时，在焊缝的不同部位都能看
到一些细小、方向不一的未熔合缺陷。由于未熔合
缺陷的第三维尺寸很小，因此有些时候肉眼很难观
察到，只有在大到一定尺寸和刨开到合适的位置时
才能看到，射线拍片时如果方向不合适，在射线底
片上也不容易被发现。但在超声波检测时就很容
易发现，其方向性很强（方向合适时波幅会很高，方
向不合适时波幅就很低，甚至检测不到），如图5 所
示。在排除了其他原因后，分析产生这种缺陷的主
要原因就是焊枪角度和焊接速度，再就是与焊速相
关的焊接电流。采取了相应的调整措施后，再焊接
时就很少产生未熔合这种缺陷了。
未熔合波幅低或检测不到波幅高
图5 超声波检测未熔合示意图
4 避免未熔合缺陷的措施
1）采用正确的焊接参数。焊接电流要适当，如
果电流太大，会造成焊丝熔化过快，熔化的铁水会
流到焊丝的前面覆盖到焊道表面上，由于焊丝前面
的焊道表面温度太低，从而使覆盖在上面的铁水还
没来得及与母材熔合就已凝固，这样就造成未熔
合；反之，熔池太小，熔池周围温度过低，也会在熔
池边缘造成未熔合现象。再就是焊接速度，焊接速
度宜快不宜慢，因为如果速度太慢的话，也会形成
类似焊接电流大的情况。依据其他焊接参数，如焊
丝直径、电流大小以及坡口形式和焊接位置等确定
合适的焊接速度。
2）选择合适的焊接角度。平焊时焊枪应与焊
缝横向垂直，而与焊缝纵向即焊接方向有一个向前
约20°的倾角；如果是手工立焊，焊枪应与焊缝横
向垂直，而与焊接方向有-10°～10°的倾角，具体
根据焊接的层数而定；横焊时由于CO2焊不产生熔
渣，对熔池没有托付作用，所以很容易使熔化的铁
水向下流，产生未熔合，因此焊枪角度应与焊接方
向垂直，而与焊缝上母材的夹角不能太小，否则很
容易产生上坡口面的未熔合（下坡口面的未熔合主
要是焊接速度太慢引起）。
3）保证焊丝摆动幅度。焊接时应根据母材厚
度和坡口型式保证一定的焊丝摆动幅度，尤其是在
平焊和立焊时，母材厚度比较大的情况下，焊丝摆
动和摆动幅度尤为重要。
4）依据母材厚度确定焊接层数，尽量做到多层
多道焊。要严格控制每一层的厚度，这也与焊接速
度有关，速度快了每一层的厚度就会小，这样就能
避免未熔合的产生；速度慢了每一层的厚度就会增
加，易于产生未熔合。所以每条焊缝应多焊几层，
即减少每一层的厚度，同时可减少焊丝的摆动幅
度，这样既能杜绝未熔合的产生，同时由于电流没
变也不会因此而增加整条焊缝的焊接时间。
5 结束语
CO2气体保护焊的未熔合现象，是一种危害性
大、多发、不易被发现且检测较困难（下转第57 页）
54
Q＝11 498.837 3P1.249 9V－1.102 8。（6）
4 建模结果分析
为了考察6 种喷煤量数学模型使用效果，它们
的误差对比分析见表1。从表1 数据可以看出，无论
是喷煤量线性模型还是指数模型的误差比较，考虑
罐中煤粉量建立的数学模型精度要明显好于通用
5 结论
5.1 莱钢
数学模型时，不能忽略喷吹罐内煤粉量这一影响因素。
5.2 比较喷煤罐内煤粉量为半罐和接近满罐时的
模型，半罐时指数模型精度要好于线性模型。满罐
时线性模型精度与指数模型相差不大。在借鉴其
他钢铁厂喷煤量数学模型经验的基础上，采用指数
形式的喷煤量数学模型做为莱钢
数学模型。指数形式模型的相对误差绝对值平均
值为3.042%，其精度能够满足高炉喷煤自动控制的
要求。
5.3 莱钢
用形式的数学模型，需要分别建立罐中煤粉量为半
罐和满罐时的喷煤量数学模型。
5.4 由指数形式的喷煤量数学模型可知，喷煤量随
罐压的提高而增大，随补气量的增加而减少。
参考文献：
［1］ 何晓群，刘文卿.应用回归分析［M］.北京：中国人民大学出版
社，2004：4-9.
（上接第54 页）的一种缺陷。因此在施工中，无论是
焊工还是焊缝质量检测者，都应该引起足够重视。
了解未熔合产生的原因，施焊时采取正确的施焊方
法，尽量避免未熔合产生。检测CO2焊的焊缝时，应
特别注意对未熔合的检出率，尽量采取有利于检测
出未熔合的方法和工艺。
摘要：未熔合现象是CO2气体保护焊中最常见、危害性大且不易被发现的缺陷，约占缺陷总数的60%。分析认为，未熔合
产生的主要原因是焊接电流大、焊接速度慢及操作不当等。施焊时应采用正确的焊接参数，合适的焊接角度，同时保证焊
丝的摆动幅度，依据母材厚度确定焊接层数，尽量做到多层多焊道，防止未熔合现象的产生。
试验研究
收稿日期：
作者简介：崔玉强，男，1971 年生，1995 年毕业于沈阳工业高等专科
学校焊接专业。现为山东建设工程有限公司无损检测责任工程
师，从事无损检测和焊接工艺工作。
CO2气体保护焊由于其效率高、成本低、焊接中
释放烟尘少以及操作灵活简便等诸多优势，在当今
各种钢结构的焊接中被广泛应用，成了各种钢结构
焊接中的主要焊接方法。但是由于CO2气体保护焊
本身的一些特点，如果操作不当，则容易产生像未
熔合、气孔和未焊透等缺陷，尤其以未熔合现象最
常见，而且其危害性也是比较严重的一种缺陷。
1 缺陷统计
图1 所示是历经
CO2气体保护焊件的各种缺陷的近似比例。从各种
缺陷所占缺陷总数的百分比来看，未熔合缺陷占的
比重最大，也是除裂纹外最严重的缺陷。由于它也
是一种面积型缺陷，在无损检测时用射线拍片的方
法，如果透射方向选择不恰当，则很难在底片上发
现；即使方向选对了，由于其结构的特殊性，也不容
易被识别。因此用射线拍片检测焊接未熔合是不
可靠的。检测焊接未熔合常用的方法是用超声波
检测，因为超声波对面积型缺陷敏感，只要主声束
入射方向能大致垂直于未熔合的走向，一般就很容
易发现这类缺陷；因此在用超声波检测未熔合缺陷
时，应该事先了解焊接方法、焊接位置、坡口型式
等，来判断未熔合最可能产生的走向，再选择合适
的探头K 值和探测位置等。
气孔20%
未焊透10%
其他10%
未溶合60%
图1 CO2焊各种缺陷的比例
CO2焊还有一种比较常见的缺陷就是气孔，这
种缺陷的产生原因很容易找到，也很容易消除。主
要原因一个是由于施工现场有风，致使CO2焊保护
不好；另一个原因就是CO2气体的纯度不高或是压
力不够，也会产生气孔。CO2焊产生的气孔一般都
比较小，有单个的气孔，也有密集气孔，产生原因都
与上述因素有关。检测这种缺陷的方法用射线或
超声波都很容易发现，焊缝返修的时候也很容易用
肉眼观察到。
CO2焊未焊透缺陷的产生也比较常见，一般产
生未焊透的原因主要有坡口钝边太厚、焊接电流太
小、焊偏等。检测这种缺陷的方法也是用射线或超
声波都很容易发现，焊缝返修的时候也很容易用肉
眼观察到。由于CO2焊的气孔和未焊透缺陷都比较
容易被发现和消除，因此主要探讨未熔合产生的原
因及预防措施。
2 未熔合产生的原因
未熔合的主要原因是操作不当。未熔合现象
往往发生在焊缝内部，在焊缝表面看不到，须借助
超声波或射线拍片检测才能检查到。
在平焊时，未熔合多发生在沿母材的坡口面或
多层焊的层间，如图2 所示。产生这种缺陷的原因
主要是焊接电流太大而焊速又太慢，导致焊丝熔化
后的铁水流向离熔池较远的地方，铁水与周围的低
温母材接触，温度降低后凝固，覆盖在低温的焊道
表面，从而造成未熔合；再一种情况就是坡口较宽
时焊丝摆动幅度不够大而导致焊道两侧温度低，焊
丝熔化后的铁水被快速降温后覆盖在坡口上造成
未熔合。
未熔合
图2 平焊位置的未熔合
CO2气体保护焊中的未熔合缺陷分析
崔玉强
（山东建设工程有限公司，山东济南250101）
53
山2009 年8 月东冶金第31 卷
在横焊时，未熔合也是多发生在沿母材的上、
下坡口面和焊道的层间，如图3 所示，这种现象最为
普遍，因为大型工件的制作（特别是壳体类）都常用
这种焊法。产生这种现象的主要原因同样是焊接
过程中电流太大而焊速又过慢，从而导致铁水沿母
材的下坡口面向外流，覆盖在低温的下坡口面造成
未熔合；沿上坡口面的每层焊道边缘处也容易产生
未熔合现象。
立焊时一般是CO2气电立焊，属于自动焊，山东
建设工程有限公司在制作高炉或热风炉的炉壳过
程中，都是用这种焊法来焊接壳体的立焊缝。自动
焊时由于母材厚度太大而焊丝又不摆动或摆动幅
度不够大，从而造成离焊丝较远的沿坡口面的某些
部位温度过低，形成未熔合现象。这种现象多发生
在沿母材坡口面的两侧位置，如图4 所示。
焊缝
母材
未熔合
母材
未熔合
焊缝
母材
焊丝
图3 横焊缝未熔合图4 气电立焊未熔合
3 未熔合的危害
未熔合不仅直接减少了结构的有效厚度，而且
在工件的使用过程中，未熔合的边缘处很容易产生
应力集中，从而很快会在其边缘处向外扩展形成裂
纹，最终导致整个焊缝的开裂。此外，未熔合缺陷
一般都产生在焊缝内部，在焊缝表面看不到，如果
检测不及时或检测不到，会对整个工件的质量造成
严重影响。
如某单位施工的大高炉工程，炉壳焊缝都用
CO2 气体保护焊，其中环缝是手工焊，纵缝是电立
焊。虽然焊缝表面质量良好，但无损检测发现，无
论是手工焊还是电立焊，都有很多未熔合现象。在
用碳弧气刨刨开焊缝时，在焊缝的不同部位都能看
到一些细小、方向不一的未熔合缺陷。由于未熔合
缺陷的第三维尺寸很小，因此有些时候肉眼很难观
察到，只有在大到一定尺寸和刨开到合适的位置时
才能看到，射线拍片时如果方向不合适，在射线底
片上也不容易被发现。但在超声波检测时就很容
易发现，其方向性很强（方向合适时波幅会很高，方
向不合适时波幅就很低，甚至检测不到），如图5 所
示。在排除了其他原因后，分析产生这种缺陷的主
要原因就是焊枪角度和焊接速度，再就是与焊速相
关的焊接电流。采取了相应的调整措施后，再焊接
时就很少产生未熔合这种缺陷了。
未熔合波幅低或检测不到波幅高
图5 超声波检测未熔合示意图
4 避免未熔合缺陷的措施
1）采用正确的焊接参数。焊接电流要适当，如
果电流太大，会造成焊丝熔化过快，熔化的铁水会
流到焊丝的前面覆盖到焊道表面上，由于焊丝前面
的焊道表面温度太低，从而使覆盖在上面的铁水还
没来得及与母材熔合就已凝固，这样就造成未熔
合；反之，熔池太小，熔池周围温度过低，也会在熔
池边缘造成未熔合现象。再就是焊接速度，焊接速
度宜快不宜慢，因为如果速度太慢的话，也会形成
类似焊接电流大的情况。依据其他焊接参数，如焊
丝直径、电流大小以及坡口形式和焊接位置等确定
合适的焊接速度。
2）选择合适的焊接角度。平焊时焊枪应与焊
缝横向垂直，而与焊缝纵向即焊接方向有一个向前
约20°的倾角；如果是手工立焊，焊枪应与焊缝横
向垂直，而与焊接方向有-10°～10°的倾角，具体
根据焊接的层数而定；横焊时由于CO2焊不产生熔
渣，对熔池没有托付作用，所以很容易使熔化的铁
水向下流，产生未熔合，因此焊枪角度应与焊接方
向垂直，而与焊缝上母材的夹角不能太小，否则很
容易产生上坡口面的未熔合（下坡口面的未熔合主
要是焊接速度太慢引起）。
3）保证焊丝摆动幅度。焊接时应根据母材厚
度和坡口型式保证一定的焊丝摆动幅度，尤其是在
平焊和立焊时，母材厚度比较大的情况下，焊丝摆
动和摆动幅度尤为重要。
4）依据母材厚度确定焊接层数，尽量做到多层
多道焊。要严格控制每一层的厚度，这也与焊接速
度有关，速度快了每一层的厚度就会小，这样就能
避免未熔合的产生；速度慢了每一层的厚度就会增
加，易于产生未熔合。所以每条焊缝应多焊几层，
即减少每一层的厚度，同时可减少焊丝的摆动幅
度，这样既能杜绝未熔合的产生，同时由于电流没
变也不会因此而增加整条焊缝的焊接时间。
5 结束语
CO2气体保护焊的未熔合现象，是一种危害性
大、多发、不易被发现且检测较困难的一种缺陷。因此在施工中，无论是
焊工还是焊缝质量检测者，都应该引起足够重视。
了解未熔合产生的原因，施焊时采取正确的施焊方
法，尽量避免未熔合产生。检测CO2焊的焊缝时，应
特别注意对未熔合的检出率，尽量采取有利于检测
出未熔合的方法和工艺。
4 建模结果分析
为了考察6 种喷煤量数学模型使用效果，它们
的误差对比分析见表1。从表1 数据可以看出，无论
是喷煤量线性模型还是指数模型的误差比较，考虑
罐中煤粉量建立的数学模型精度要明显好于通用
5 结论
5.1 莱钢
数学模型时，不能忽略喷吹罐内煤粉量这一影响因素。
5.2 比较喷煤罐内煤粉量为半罐和接近满罐时的
模型，半罐时指数模型精度要好于线性模型。满罐
时线性模型精度与指数模型相差不大。在借鉴其
他钢铁厂喷煤量数学模型经验的基础上，采用指数
形式的喷煤量数学模型做为莱钢
数学模型。指数形式模型的相对误差绝对值平均
值为3.042%，其精度能够满足高炉喷煤自动控制的
要求。
5.3 莱钢
用形式的数学模型，需要分别建立罐中煤粉量为半
罐和满罐时的喷煤量数学模型。
5.4 由指数形式的喷煤量数学模型可知，喷煤量随
罐压的提高而增大，随补气量的增加而减少。