焊接用CO2气体纯度与水分要求及控制方法

CO₂是氧化性保护气体，有固、液、气三种状态。液态CO₂是无色液体，其密度随着温度的不同而变化，当温度低于-11℃时比水重，高于-11℃时则比水轻。CO₂由液态变为气态的沸点很低（-78℃），所以工业用CO₂都是液态，常温下可以气化。在0℃和101.3kPa（1标准大气压）下，1kg液态CO₂可气化为509L气态的CO₂。使用液态CO₂经济、方便。一个容积为40L的标准钢瓶即可装入25kg的液态CO₂（按容积的80%计算），剩余约20%的空间则充满气化了的CO₂。气瓶压力表所指示的压力值，就是部分气体的饱和压力，此压力的大小与环境温度有关，温度升高，压力增大，见表5-25。只有当气瓶内液态CO₂全部挥发成气体后，瓶内的气压才会随CO₂气体的消耗而逐渐下降。

液态CO₂中可溶解质量分数为0.05%的水，多余的水则成自由状态沉于瓶底。这些水在焊接过程中随CO₂一起挥发并混入CO₂气体中，一起进入焊接区。因此，水分是CO₂气体中最主要的有害杂质，随着CO₂气体中水分增加，即露点温度的提高，焊缝金属中含氢量增高、塑性下降，甚至产生气孔等缺陷。焊接用CO₂的纯度（体积分数）应大于99.5%，国外有时还要求纯度大于99.8%、露点低于-40℃（水分的质量分数为0.0066%）。焊接用二氧化碳技术要求见表5-26。

表5-25 饱和压力CO₂气体的性能

表5-26 焊接用CO₂气体技术要求（HG/T 2537—1993）

注：对以非发酵法所得的CO₂，乙醇含量不作规定。(www.xing528.com)

在生产现场使用的市售CO₂气体如含水较高，可采取如下减少水分的措施：

1）将新灌CO₂气瓶倒置2h，开启阀门将沉积在下部的水排出（一般排2～3次，每次间隔约30min），放水结束后仍将气瓶倒正。

2）使用前先放气2～3min，因为上部气体一般含有较多的空气和水分。

3）在气路中设置高压干燥器和低压干燥器，进一步减少CO₂气体中的水分。一般使用硅胶或脱水硫酸铜作干燥剂，可复烘去水后多次重复使用。

4）当CO₂气瓶中气压降低到980MPa以下时，不再使用。此时液态CO₂已挥发完，气体压力随着气体的消耗而降低，水分分压相对增大，挥发量增加（约可增加3倍），如继续使用，焊缝金属将会产生气孔。