黄河高含沙水流的高效输沙特性形成机理

黄河高含沙水流的高效输沙特性形成机理

(黄河下游河道存在巨大的输沙潜力)

齐璞孙赞盈

（黄河水利科学研究院、河南郑州450003)

提要：

本文从黄河主要干支流渭河、北洛河、黄河下游及三门峡水库大量实测资料，并结合高含沙水流流变特性分析，得出:河道中的高含沙水流的阻力与低含沙水流相同，均可用曼宁公式进行阻力计算；由于黄河泥沙组成较细，d50=0.03-0.10mm，随着含沙量的增加颗粒的沉速大幅度降低，泥沙在垂线上分布变得更加均匀，当含沙量大于200多kg/m3以后发生改变；从泥沙存在对水流结构，流速在垂线上的分布特性上分析，含沙量200kg/m3左右时输送最困难，并得到河道实测资料的证实。由于粘性的增大，粗颗粒泥沙在河道中也能顺利输送，洪水期实测含沙量可达800～900 kg/m3，表现出高含沙水流的高效输沙特性；黄河下游艾山以下河段实测洪水的最大含沙量为200kg/m3，在流量2000-3000m3/s时，高含沙洪水均可顺利输送。利用河道输送高含沙水流入海的主要障碍是改造宽浅游荡河段为窄深稳定的河槽。

引言

从水流挟沙能力的概念看，水流条件是主导，挟沙能力的大小由水流条件的强弱决定。然而在黄河洪水实测含沙量范围内，由于流体中细颗含量的增大，使得流体性质发生了变化，引起水流挟沙能力发生变化。在含沙浓度达到一定数值后，形成一种新的浆体，流体特性与挟沙能力均发生质的变化，泥沙的输移反而变得更加容易，只要克服阻力即可长距离顺利输送。黄河高含沙水流高效输沙特性就属于這种情况。

1.高含沙水流的阻力特性

在充分紊流区与清水阻力规律相同，见表1给出的黄河小浪底水文站高含沙洪水与低含沙洪水阻力变化表明，在含沙量变化在55至843k g/m3的范围内，曼宁系数基本相同，其平均值高含沙洪水为

作者简介：齐璞（1942－），男，北京人，高级工程师（教授级），主要从事河床演变与泥沙

输移、高含沙水流输沙、河型转化、水库泥沙多年调节、河道整治等方面研究。

0.041，低含沙洪水为0.039，高含沙洪水阻力略大于低含沙洪水的阻力的主要原因是流速仪本身性能造成的。其阻力可用曼宁公式进行水力计算,减阻现象只发生在层紊流过渡[1]，主要是阻力表达形式不合理造成的。

表1 小浪底站高、低含沙洪水曼宁系数n值比较

注：表中的Q、S、H和n分别为流量、含沙量、平均水深和曼宁糙率

2. 含沙量变化对含沙浓度垂线上分布特性的影响

水流中含沙量的增大，细颗粒含量的增加，一方面引起流体粘性增加，另一方面使流体容重增大[2]。因而会使粗颗粒的沉速大幅度降低，甚至形成不分选泥浆。从黄河主要干支流，黄河下游花园口、夹河滩、高村、孙口、艾山、泺口，渭河下游华县、华阴与北洛河下游朝邑9个水文站，共96组次实测流量、输沙率原始记录资料可知，

在泥沙组成d50＝0.03～0.10m m时，相对水深0.2与0.8的测点含沙量的比值Ks=s0.2/s0.8与断面平均含沙量间的变化情况表明，在含沙量约在200k g/m3以下时，尽管水流的Fr很大，达0.2以上，但含沙量在垂线上分布仍不均匀，Ks值只0.4至0.8，详见图1。绘制图1的全

部资料列入附表1，包括实测流量、河宽、断面平均水深，平均流速，平均含沙量，相对水深0.2与0.8时的测点含沙量与相应的测点流速，断面平均的水流沸劳德数，悬沙平均粒径，实测垂线数，总测点数,可供进一步分析研究。

由图1可知，在含沙量小于200多kg/m3时，K s值在0.4～0.9之间；在含沙量大于200多k g/m3以后，含沙量在垂线上分布变得很均匀，K s值在0.9～1.0之间。在含沙量200k g/m3时，Ks=0.5～0.9，当

K s 取0.6时，底部含沙量约333k g/m 3；而在含沙量300k g/m 3时，K s =0.9～0.98，当K s 取0.9，底部含沙量333k g/m 3，由此可见垂线平均含沙量虽然由200k g/m 3增加到300k g/m 3，但底部含沙量并不增加，显示出黄河高含沙水流特性。造成上述悬沙分布特性的主要原因，是水流中含沙量的增加，引起流体的粘性大幅度增大和容重增加及水流紊动共同作用的结果。其中流体性质的变化对输移的影响可用下列方法分析。

图1 相对水深0.2与0.8测点含沙量比值k s 与含沙量关系

当沉速选用斯托克斯公式，则清、浑水的相对沉速可写成：

()r m s s s μγγγωω--=/1/0

式中0和s 分别为泥沙颗粒在清水和浑水中沉速，r s 和r m 分别

为泥沙颗粒的比重和浑水的容重。r 为浑水的刚度系数

和清水的粘滞系数的比值。随着含沙量的增加，r 值增大，颗粒在浑水中的沉速

大幅度降低。当d 50＝0.036m m , d <0.01m m 的含沙量占20%时(相当于黄河平均泥沙组成)，计算给出平均泥沙组成和实测悬沙组成

r 值的变化，和平均泥沙组成的含沙量与0/s 值间的关系见表2。

从表中给出的计算成果可知，随着含沙量的增加，0/s 值增大，颗粒在浑水中的沉速大幅度降低，在含沙量300k g/m 3时，浑水中沉速

乌江流域水沙特性变化分析

生态环境 2008, 17(5): 1942-1947 https://www.wendangku.net/doc/3517526322.html, Ecology and Environment E-mail: editor@https://www.wendangku.net/doc/3517526322.html, 基金项目：国家自然科学基金项目（40671112）；贵州省水土保持检测站科研项目资助 作者简介：熊亚兰（1979年生），女，讲师，博士研究生，研究方向为土壤与环境。E-mail: xiongyalan2002@https://www.wendangku.net/doc/3517526322.html, *通讯作者：张科利，教授，博士生导师，从事土壤侵蚀与水土保持研究。E-mail: keli@https://www.wendangku.net/doc/3517526322.html, 收稿日期：2008-05-05 乌江流域水沙特性变化分析 熊亚兰1，张科利1*，杨光檄2，顾再柯2 1. 地表过程与资源生态国家重点实验室//北京师范大学地理学与遥感科学学院，北京 100875； 2. 贵州省水土保持监测站，贵州 贵阳 210093 摘要：对乌江流域水沙特性变化进行分析，是解决长江上游泥沙问题、提高水资源利用率和防灾减灾的根本出发点，同时可为喀斯特地区水土流失治理和生态恢复提供理论依据。文章通过对乌江流域主要水文站鸭池河站、乌江渡站和思南站的降雨──径流──泥沙随时间的变化、降雨──径流和径流──泥沙的相关性和双累积曲线进行分析，研究结果为：降雨量、径流模数和输沙模数随时间的变化无明显趋势，历年输沙模数是鸭池河>乌江渡>思南。1980年以后由于实施了大量水土保持工程使得输沙模数大量减少。在年均径流模数相同的情况下，1971—1979年这一时期的产沙量要高于1961—1970年。从1971年开始输沙模数相对于径流而言出现趋势性增多，这主要是由人类活动造成。三个站点的双累积曲线变化趋势相似，说明人类活动对河流泥沙的影响，既取决于人类活动的方式、程度，也受制于流域环境条件。 关键词：喀斯特；输沙模数；径流模数 中图分类号：S157 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2008）05-1942-06 乌江全长1050 km ，流域总面积为87920 km 2，贯贵州西部、中部和东北部及四川东部[1]。对乌江流域降雨─径流─泥沙进行研究有两层含义，首先，乌江是长江上游右岸的最大支流，也是三峡水库最主要的水源补给河流之一，乌江河口距三峡大坝仅489 km 。自然因素加上长时期人为的破坏，使得乌江流域水土流失严重，河流挟带大量泥沙。泥沙问题处理的好坏，已成为水利、电力、交通和航运工程以及江河防洪成败的关键之一[2]。随着国家西部生态环境建设和长江中上游地区水土保持工程等国家战略的实施，研究乌江流域水沙特性及其变化对于治理长江上游水土流失、提高水资源利用效率、防灾减灾和减少水库的入库泥沙具有指导意思。其次，乌江流域喀斯特地貌分布广泛，各种碳酸盐岩出露面积达64.81％[3-7]。由于喀斯特地区下垫面的特殊性，对乌江流域的水沙特性及其变化进行研究，可掌握喀斯特地区水沙分布规律，得出喀斯特地区降雨─径流──泥沙的相关性，为喀斯特地区的水土流失治理和生态恢复提供理论依据。目前对水沙规律的研究主要集中于黄河流域和长江干流，对长江支流水沙规律研究较少[8-14]。已有研究分析了乌江流域思南站控制面积内的产沙规律，分别建立输沙量和降雨、径流的相关方程，但没有进一步研究不同年代的水沙规律[15-16]。本文通过对乌江干流3个控制面积最大的站点鸭池河站（上游）、乌江渡站（中游）和思南站（下游）的降雨、径流 和泥沙实测资料的进行分析，研究结果可为乌江流域水土流失的治理、生态恢复和防灾减灾等提供理论依据。 1 资料来源和研究方法 本研究主要分析乌江流域的降水量、径流模数和输沙模数。选用乌江流域控制面积最大、水文资料序列最长的三个站点鸭池河站（上游）、乌江渡站（中游）和思南站（下游）1960—2000年的年均降雨量、年均径流模数和输沙实测资料的进行分析。1960—1979年的数据来源于《长江流域水文资料（1956～1979）》，1980—2000年数据来源于《贵州省水资源及其开发利用现状调查评价》（附表第一册）。采用Mann-Kendall 趋势检验法对各站降雨、径流和泥沙的长期变化趋势进行了分析。基于秩的Mann-Kendall 趋势检验法常用来检测如水质、径流、温度、降水等水文时间序列资料的明显趋势变化，是一种非参数统计检验方法，该方法在很多文献中都有介绍，在此就不再一一赘述[17-20]。同时，采用数理统计方法对降雨─径流─泥沙的相关性和双累计曲线进行了分析。 2 结果和分析 2.1 降雨─径流─泥沙的时间序列分析 图1为三个站点1961—1979年降雨量、径流模数和输沙模数随时间的变化趋势图。1966年的降雨量为历年降雨量的最低值，仅为700 mm 左右，同时该年径流模数和输沙模数均为历年的最低值，

侵入气孔、析出气孔、针状气孔产生的原因有哪些

侵入气孔、析出气孔、针状气孔产生的原因有哪些? 侵入气孔产生的原因是:型砂中的水分与粘结剂中的挥发物，都会因受热变成气体。如果型砂(或芯砂)透气性差，或浇注系统设计不合理，或砂型紧实度过高.或砂型排气不良以及气道堵塞，都会使铸型中所产生的气休(浇注时)不能及时排出，就可能冲破金属表面凝固膜，而钻进铁水里去，若不能上浮排出，便留在铸件中形成气孔。因此应尽量减少铸型中的气体来源和增加铸型的排气能力。其具体措施有: (1)严格控制型砂的水分，同时起膜与修型时，不宜刷水过多。煤粉等加入量不宜过多，从而减少发气量。一般型砂中水<6%，煤<7%。 (2)干型要保证烘干的质量，烘干后停放时间不宜过长，以免返潮。 (3)适当地提高浇注温度，浇注时缓慢平稳，保征型腔内原有气体来得及排出。 (4)铸型紧实度要适当，保持良好的透气性。同时还要开气冒口，扎气眼；泥芯要有通气道等。 (5)浇注系统的设置要合理，要考虑型腔内排气畅通及金属液平稳地流入铸型。 (6)合箱时要注意封死芯头间隙，以免铁水钻入而堵塞通气道。 (7)对于大平面铸件，最好采用倾斜浇注，出气孔处高势，以利排气。 (8)泥芯撑和冷铁必须干净无锈 (9)适当减少粘结剂，可附加一些透气性材料，如木屑等。 (10)可选用圆性砂粒，增加型砂的透气性。 析出气孔产生的原因是：气体在金属中的溶解度随温度下降而急剧减少。在熔炼过程中，金属吸收了较多的气体，而在冷却凝固过程中，析出的气体若不能排出型外，则留在铸件中成为气孔。因此，要尽量减少铁水在熔炼和浇注时的吸气和减少铁水的粘度，以便气泡上浮排除。其具体措施有： （1）使用干燥炉料，并限制含气量较多的回炉料的用量。对锈蚀严重成表面有油的炉料要经过热处理后再使用，对本身含气量高的炉料，应重熔再生后再使用。 （2）尽量减少炉料与炉气接触：在金属液表面复盖溶剂，采用快速熔炼工艺，严格控制风量和风压等。 （3）浇包要完全烘干。 （4）进行脱气处理:方法是加入合金不溶性气体，把溶于金属液中的气体带出。如炼钢中加铁矿石沸腾而除去氢气、氮气等。 （5）采用真空熔炼，以清除金属液中气体或使用金属液在压力下结品，使已溶于金属的气体未来得及析出就已凝固。 （6）增加型砂的透气性:紧实度要合适，扎气眼，水分适宜。 （7）适当提高浇注温度，以降低金属液枯度。让气体易于排除。 （8）炉缸、前炉和铁水包需烘干后再使用。 （9）浇注时要避免断流，从而做到连续浇注。 （10）浇注时，必须点火引气。 针状气孔小，细而长，如针状，主要由氢和氧生成。其中氢可能以分子状态存在，也可能以原子状态存在。以分子状态存在时，如钢中有足够的氧化亚铁，则氢与氧化亚铁中的氧化合而成水蒸气，这种水蒸气可以直接生成针孔，也可以作为针孔的核心，周围的氢向其扩散，聚集而长大，终于生成针孔。以原子状态存在时，则熔解于钢水(或铁水)中，随着温度下降，氢被析出，并迅速扩散，或扩散到已有核心处，聚集长大，或扩散到已有析出氧的地方，与氧化合而成水蒸汽，从而生成针孔。在所有情况下，氢的扩散都要受到相邻金属品粒的阻碍，被迫向细长方向发展而成为针状。氧多以分子状态存在，并

补远江流域水沙特性及其变化分析_钟荣华

第42卷第24期2011年12月 人民长江Yangtze River Vol．42，No．24Dec．，2011 收稿日期：2011－09－30 基金项目：国家自然科学基金项目（40201218）；云南省科技计划项目（2005Z003M ）与云南省中青年学术技术带头人后备人才 培养项目（2009CI050） 作者简介：钟荣华，男，硕士研究生，主要从事泥沙和河流地貌研究。E －mail ：zhrhua 1987@163．com 通讯作者：傅开道，男，副研究员，主要从事泥沙和河流地貌研究。E －mail ：kdfu@ynu．edu．cn 文章编号：1001－4179（2011）24－0029－05 补远江流域水沙特性及其变化分析 钟荣华1，杨春明2，傅开道1，何大明 1 （1．云南大学亚洲国际河流中心，云南昆明650091；2．云南省水文水资源局西双版纳分局，云南景洪666100） 摘要：补远江是澜沧江干流来水量最大的一级支流，其水文效应随着干流梯级电站相继建成而凸显，而对该流河水沙研究尚欠关注。采用补远江曼安水文站1960 2008年月平均流量和1993 2008年月平均悬移质含沙量数据，对补远江流域的水沙特性及其变化进行了统计分析。结果表明：①研究时段内，补远江流域水沙的年内分配不均；②流域水沙的年际变化幅度较大，年径流量和年悬移质输沙量均呈现一定的下降趋势；③曼安流量与含沙量呈现明显正相关，拟合程度较高。关 键 词：水沙特性；水沙变化；水沙关系；补远江流域；澜沧江 中图法分类号：TV141 文献标志码：A 1研究背景 流域系统对气候变化与人类活动的响应过程中， 水沙变化是最为活跃的部分 ［1］ 。澜沧江是中国西南 纵向岭谷区最重要的国际河流，其相关生态水文过程 与变化影响、水土流失与泥沙沉积变化、水污染和生物多样性退化等跨境问题备受国内外关注，曾引起激烈争论 ［2－3］ 。近些年，相关研究包括澜沧江流域的水文 特征及水资源量特性［4－5］ 、澜沧江流域的泥沙变化及 受干流水电开发影响的下游泥沙响应系统研究［7－11］ 、 澜沧江跨境水资源问题 ［12－16］ 等。已有的研究主要集 中在澜沧江干流上，而对其支流水文状况、环境及生态问题的研究较少。近期，云南大学亚洲国际河流中心有关调研人员对补远江流域开展了野外考察，路斌等对该流域的渔业资源进行过调查分析 ［17］ ，而对该流域 水文状况的研究却基本尚未开启。 位于澜沧江下游的补远江，是各支流中径流量最大的支流，其径流量占澜沧江－湄公河入海总径流量 的1．19% ［4］ 。近年的相关研究表明，该支流的鱼类多 样性极为丰富， 是澜沧江－湄公河跨境洄游鱼类的关键栖息地。开展补远江水文特性及其变化研究，对该 流域的合理开发与保护有重要意义。因此，本文将研究焦点定位在最能代表区域变化的澜沧江一级支流上， 以澜沧江下游支流补远江作为研究区，分析该支流流域近年来的水沙变化，从而为流域的开发与保护提供一定的参考依据。 2研究区概况 补远江古称罗梭河，亦名南班河、清水河，上游又 称蛮老江，位于云南省南部（100?57' 107?35'E 、21?49' 22?30'N ），源于普洱县东部无量山脉西南麓，西 南流经普洱县东南部、思茅市南部，至景洪市、勐腊县之间的芒果树乡注入干流。其流域地势北高南低，年平均降水量1488mm ，年平均温度21．5?，最高温度40．5?，最低温度5．6?，属亚热带季风气候区，径流补给来源主要是降水。干流全长319km ，流域面积

铸铁件氮气孔产生的原因分析及特征

铸铁件氮气孔产生的原因分析及特征 特征：枝晶间裂隙状氮气孔 这种缺陷呈裂隙状多角形或断续裂纹状，跟其它的气孔类缺陷大不相同，从外观上看没有明显的气体痕迹，但能明显看到粗大的树枝晶，跟缩孔、缩松缺陷有点类似，所以在有些较厚大件上，经常被误认为是缩孔、缩松。值得一提的是，这种气孔在铸件断面上呈大面积分布，有的也分布在较大的平面处，在铸件最后凝固如冒口附近，热节中心最为密集，这类气孔常发生在同一炉或同一浇包浇注的全部或大部分铸件中。由于是在凝固过程晚期形成的，因而气孔孔洞形状不是圆球形的，而改变为多角形或枝晶间裂隙状的，这说明气泡生成及长大时，其周边被固体的枝晶壁所包围，而不能形成圆球形的气孔。 来源：液态金属所吸收的氮来自多种途径，主要有两大类，一是浇注前金属液本身所含的氮;二是树脂砂中所含的氮。 对于冲天炉熔炼的灰铸铁，炉料中的废钢是氮的重要来源，碱性电弧炉废钢，其含氮量可达 60ppm～140ppm，废钢多于35%，就有可能产生氮气孔，树脂砂中所含的氮来源于树脂及固化剂、再生砂中积累的氮、型砂中的含氮附加物及涂料中的氮沥青焦炭含氮量高，作为增碳剂使用时容易产生氮气孑L，必须引起高度重视。而电极电墨作为增碳剂，则由于其含氮量低而不容易发生氮气孑L。此外，在熔炼过程中即使加入含氮量高的增碳剂，如沥青焦炭，也只有在刚加入铁液时含氮量急剧增加，当铁液保温十多分钟后，含氮量逐渐恢复到加增碳剂前的水平。 机理： 用树脂砂生产铸铁件更容易产生氮气孔，这是因为当铁液浇人铸型后，含N的树脂受热分解出NH3，NH3又在金属液表面离解，NH3一[N]+3/2H2，[N]原子相当一部分进入铸型金属界面尚处于熔融

铝压铸件产生气孔的可能原因

铝压铸件产生气孔的可能原因(供参考) 一. 人的因素: 1. 脱模剂是否噴得太多? 因脱模济发气量大，用量过多时，浇注前未燃尽，使挥发气体被包在铸件表层。所以在同一条件下,某些工人操作时会产生较多的气孔的原因之一。 选用发气量小的脱模济，用量薄而均匀，燃净后合模。 2 未经常清理溢流槽和排气道？ 3 开模是否过早? 是否对模具进行了预热?各部位是否慢慢均匀升温，使型腔、型芯表面温度为150℃～200℃。 4 刚开始模温低时生产的产品有无隔离? 5 如果无预热装置时是否使用铝合金料慢速推入型腔预热或用其它方法 加热？ 6 是否取干净的铝液，有无将氧化层注入压室？ 7 倒料时，是否将勺子靠近压室注入口，避免飞溅、氧化或卷入空气降 温等。 8 金属液一倒入压室，是否即进行压射，温度有无降低了？。 9 冷却与开模，是否根据不同的产品选择开模时间？ 10 有无因怕铝液飞出（飞水），不敢采用正常压铸压力？更不敢偿试 适当增加比压。？ 11 操作员有无严格遵守压铸工艺？ 12 有无采用定量浇注？如何确定浇注量? 二. 机(设备、模具、工装)的因素: 主要是指模具质量、设备性能。 1 压铸模具设计是否合理,会否导致有气孔？ 压铸模具方面的原因： 1．浇口位置的选择和导流形状是否不当，导致金属液进入型腔产生正面撞击和产生旋涡。（降低压射速度，避免涡流包气） 2．浇道形状有无设计不良? 3．内浇口速度有无太高，产生湍流? 4．排气是否不畅? 5．模具型腔位置是否太深? 6．机械加工余量是否太大?穿透了表面致密层，露出皮下气孔？ 压铸件的机械切削加工余量应取得小一些，一般在0.5mm左右，既可减轻铸件重量、减少切削加工量以降低成本，又可避免皮下气孔露出。余量最好不要大于0.5mm,这样加工出来的面基本看不到气孔的，因为有硬质层的保护。 2 排气孔是否被堵死，气排不出来？ 3 冲头润滑剂是否太多，或被烧焦？这也是产生气体的来源之一。 4 浇口位置和导流形状,有无金属液先封闭分型面上的排溢系统？ 5 内浇口位置是否不合理，通过内浇口后的金属立即撞击型壁、产生涡 流，气体被卷入金属流中? 6 排气道位置不对，造成排气条件不良？

气孔形成的原因

气孔形成的原因及解决的措施 杨群收汇编在工厂的生产实践中，人们对气孔的叫法不一样。有的叫气眼、气泡、气窝，丛生气孔，划为一体统称为“气孔”。 气孔是铸件最常见的缺陷之一。在铸件废品中，气孔缺陷占很大比例，特别是在湿模砂铸造生产中，此类缺陷更为常见，有时会引起成批报废。球墨铸铁更为严重。气孔是在铸件成型过程中形成的，形成的原因比较复杂，有物理作用，也有化学作用，有时还是两者综合作用的产物。有些气孔的形成机理尚无统一认识，因为其形成的原因可能是多方面的。 各类合金铸件，产生气孔缺陷有其共性，但又都是在特定条件下生成的，因此又都具有特殊性。所以要从共性中分析产生气孔的一般规律，也要研究特性中的特有规律，以便采取有效的针对性措施，防止气孔缺陷的产生。 一、气孔的特征 气孔大部分产生在铸件的内表面或内部、砂芯面以及靠近芯撑的地方。形状有圆形的、长方形的以及不规则形状，直径有大的、小的也有似针状丛生孔形。气孔通常具有干净而光滑的内孔面，有时被一层氧化皮所覆盖。光滑的孔内颜色一般是白色，或带有一层暗蓝色，有的气孔内壁还有一个或几个小铁豆豆，常把这种气孔称作“铁豆气孔”。距铸件表面很近的气孔，又叫“皮下气孔”，往往通过热处理、清滚或者机械加工后才被发现。还有一种常见

的气孔，叫做“气缩孔”，是气体和铸件凝固时的收缩而共同促使其产生的，形状又有其特殊性。铸钢和高牌号铸铁都常出这种名称的缺陷，但形成的机理有所差异。 气孔和缩孔是可以区别开的，一般说来气孔是圆形或梨形的孔洞，内壁光滑。而不像缩孔那样内表面比较粗糙。 二、气体的来源 各类铸造合金在熔炼及成型过程中，总要和气体相接触的，气体就会进入并以各种形式存在于合金中，气体来源是多方面的，归纳起来，主要来自以下几个方面： 1、原材料带进的。各种铁类、铁合金、燃料、熔剂等，自身就含有气体，有的带有雨雪潮湿，有的锈蚀，有的带有浊污，在熔炼过程中都有可能产生气体，其中一部分就会滞留在合金液中。有人提出：炉料上带的雨水、雪湿、浊污随炉料进入炉内，在炉料还是固态仅发红时，它们就已蒸发或烧掉，怎么会留存在铁水里呢？在资料里，用语言详细解释的不多，但在实践中，只要炉料（生铁、废钢、回炉料）受雨雪淋湿，湿着入炉，铁水一定会氧化，这确是事实。潮湿炉料在炉内的变化是无法看到的，但是废钢、生铁夏天被雨淋后，其表面很快就会有一层黄色的锈，这则是常见的！这层黄色的锈就是铁氧化的象征。 [Fe]+[H2O]——[FeO]+2[H]↑ 另外我们还会常见到这种现象，露天堆放的生铁、废钢经雨雪淋后，冬天生锈发黄的时间慢，夏天生锈发黄的时间快，夏天经雨淋后

压铸件气孔的成因和解决办法

压铸件气孔的成因和解决办法 铝压铸是将铝液快速高压充填到模具型腔的铸造。铝液充填压铸模型腔的时间极短，一般为百分之几秒或千分之几秒。压铸过程中形成的气孔有光滑的表面，形状多为圆形或椭圆形，其多存在于铸件的表面或皮下针孔，也可能在铸件内部。气孔的来源主要为压铸过程中卷入的气体或铝液析气。 一、压铸过程中卷气。 1、压铸机压铸现在基本上采取三级压射，在第一级压射时，压射冲头以较慢的速度推进（通常在0.3m/s以内），这有利于将压室中的气体挤出；第二级压射则是按压铸件的结构、壁厚选择适当的流速，内浇口速度极快（一般冲头速度为1~6m/s，薄壁件、高气密性件、镁合金件有可能达到8m/s以上的速度），将铝液把型腔基本充满。这一级是压铸件产生气孔的关键，速度越高越易产生涡流而形成气孔。这一过程里，控制压铸件气孔主要通过控制一、二级压射速度和一、二级切换点来实现。一、二级速度尽量低一点（但太低会影响铸件成型或表面质量，要根据实际情况而定）；二级压射的起点可选择在不允许有铸件气孔的部位之后，不同的铸件我们可选择不同的起点。同时随着压铸机射出速度、增压建压时间、提速时间等工作性能的不断提高和完善，铸件气孔将会越来越少。 2、一套好的压铸模应具备良好的浇注系统、排溢系统。在压铸过程中要尽量使多股浇道，铝液流与铸件方向保持一致，尽量不互相碰撞而产生涡流及因充填混乱造成卷气；另外使多股浇道充填型腔要注意做到同时填充，不能让一股或几股铝液先到最后端死角后再返回产生涡流。压铸模上的集渣包和排气道分布要合理。 3、压铸模具的温度对铸件的质量和气孔也有着关键的影响。当模温过高时，脱模剂在高温下挥发不能形成致密的皮膜，易造成粘膜；而模温过低，则脱模剂形成的皮膜有未挥发的水分，使脱模效果差，导致铸件气孔。通常模具预热温度为150℃~180℃，工作保持温度为220℃~280℃。 4、涂料产生的气体 a、首先是涂料的性能：挥发点太高，发气量大对铸件气孔有直接影响。 b、从喷涂工艺上看：喷涂使用量过多，喷涂时间过长，易造成气体挥发量大，还会使模具表面温度过低，模具表面水气一时无法蒸发，合模后型腔产生大量气体。生产过程中我们要选择性能好的涂料，挥发点要低，产生气体量要小。 5、最后由于压铸的特点是以很快的速度充填型腔，铝液在模具内快速凝固形成产品，所以铸件内部一定会有因铝液卷气产生的气孔。但铸件表层也会因快速凝固形成细晶粒的致密层，这些细晶粒具有较高的机械性能，只要铸件的加工余量尽量小一点，铸件的物理性能也可以得到保证。过大的加工余量就会把表面致密层加工掉，从而引起内部气孔暴露，铸件的物理性能降低。 下面举例说说我们生产的铝不粘锅的工艺： 1、产品名称：铝不粘锅，铸件轮廓尺寸为Φ250×180的圆锅，壁厚2.5mm。 2、材料：ADC12。 3、压铸机：650T。 4、产品要求：表面质量要求光滑，需在430℃高温下进行特氟隆处理，如果铸件有气孔，表面会鼓包，因此铸件不能有气孔、缩松、夹杂。

气孔形成的原因及解决的措施(二)

气孔形成的原因及解决的措施（二） 三、产生气孔的原因前面叙述的是气体的主要来源和部分形成气孔的经过。其实在具体生产作业过程中，形成气孔的原因还很多，为了便于在实践中直接操作应用，把各工序在操作中易产生气孔的具体因素归纳如下：（1）冶炼过程中，金属液氧化，溶解有大量气体。金属液溶解的气体量与所熔炉料的质量，以及熔化设备，炉工操作技术有很大的关系。如炉料氧化，锈蚀严重，带有油污和焦炭带有水、雨、雪潮湿。熔化操作不当，底焦太高，过热区越大，铁水氧化越严重，风压风量太大，使金属液大量吸气而过分氧化。（2）浇注时或金属液凝固过程中，由外界侵入的气体。需要说明的是，由这种气体形成的气孔往往是单独存在的，气体来源型（芯）中的水分，附加材料燃烧挥发产生的气体，浇注中金属液形成涡流，将气体旋入而产生的气孔。由经验可知这种气孔大部呈梨形状，如果梨形孔的尖部指向泥芯（图1），那么这种气孔有可能是因芯子而造成的。如果尖部指向外型（图2），则有可能是因外型而造成的。如果通过气孔形状判断不出气体来源，就只有根据气孔所在的位置来决定，如果气孔在芯子附近，该气孔则有可能是由芯子而造成的。如果发生在外型附近，这种气体则有可能是由外型而造成的。但气孔发生在中部就难以判断了。在这种情况下，就必须从铸

造全部工艺过程来分析和判断了。（实践中常遇到这样的情况，在分析废品原因时，找到了一个认为可能是产生废品的原因，马上就被自己又否认掉，甚至找到几个可能的原因，但又都被推翻，确定不下来。可见废品分析的困难度。某工厂生产HT250汽车制动鼓，造型工艺没有改变，化学成分 和以前的一样，但是有一段时间生产出的铸件却白口，找不出真正原因，只能认为可能是废钢中含有微量反石墨化元素。许昌一位老板，铸造专业毕业二十多年了，现办有两个铸造工厂，他说：下辈子说啥也不搞铸造了，太难，正干的好好的，说出废品就是一批，原因就不好找。）（3）所用的原砂 过细。山西晋城一铸造厂，因型砂过细，衬板上表面出现丛生气孔，在不能及时更换型砂的情况下，只有采用多扎气眼，型砂适当干点的措施来解决。（4）型砂透气性不好，含水分太大，或型砂中发气物质如煤粉及有机物太多或质量不好；粘结剂及附加物用量太大；舂箱太紧，起模、修型时局部刷水过多，至使浇注时产生了大量的气体而又不能顺利排出。（5）砂型或砂芯子的烘烤时间短，烘烤温度低，保温时间短，型（芯）烘烤的不干，或外干内湿没有烘透（烘烤不 透的型（芯）拉出烘干窑后，上面冒烟；用手指弹铸型，是否烘透声音不一样）。（6）砂型或砂芯上的涂料质量不好， 涂料方法不正确（涂料过稀，涂量过大，厚深不均），涂后 没有烘干。（7）使用的芯撑或芯铁不干净，上面有锈或者潮

材料成型原理第八章答案第十一章答案

第11章凝固缺陷及控制 1.何谓枝晶偏析、晶界偏析、正偏析、负偏析、正常偏析、逆偏析和重力偏析？ (2) 2.偏析是如何形成的？影响偏析的因素有哪些？生产中如何防止偏析的形成？ (2) 3.焊缝的偏析有哪些类型？为什么说熔合区是焊接的薄弱部位？ (3) 4.分析偏析对金属质量的影响？ (3) 5简述析出性气体的特征、形成机理及主要防止措施。 (4) 6、焊缝中的气孔有哪几种类型？有何特征？ (5) 7、试述夹杂物的形成原理、影响因素及主要防止措施。 (5) 8、何谓体收缩、线收缩、液态收缩、凝固收缩、固态收缩和收缩率？ (6) 9、分析缩孔的形成过程，说明缩孔与缩松的形成条件及形成原因的异同点。 (7) 10、分析灰铸铁和球墨铸铁产生缩孔、缩松的倾向性及影响因素。 (8) 11、简述顺序凝固原则和同时凝固原则各自的优缺点和适用范围。 (9) 12、焊件和铸件的热应力是如何形成的?应采取哪些措施予以控制? (10) 13、简述凝固裂纹的形成机理及防止措施。 (11) 14、何谓液化裂纹？出现在焊接接头的哪个区域？为什么？ (12) 15. 试叙冷裂纹的种类及特征 (12) 16、分析氢在形成冷裂纹中的作用，简述氢致裂纹的特征和机理。 (12) 17、为什么低合金钢冷裂纹容易出现在焊接热影响区及焊根、焊趾部位？ (13) 18、何谓拘束度和拘束应力？两者的影响因素有哪些？他们对冷裂纹的形成有何影响？. 13 19、如何防止焊件和铸件产生冷纹？ (14)

第11章凝固缺陷及控制习题解答 1.何谓枝晶偏析、晶界偏析、正偏析、负偏析、正常偏析、逆偏析和重力偏析？ 答：枝晶偏析，又称晶内偏析，是在一个晶粒内出现的成分不均匀现象，常产生于具有结晶温度范围、能够形成固溶体的合金中。对于溶质分配系数k0<1的固溶体合金，晶粒内先结晶部分含溶质较少，后结晶部分含溶质较多。这种成分不均匀性就是晶内偏析。固溶体合金按树枝晶方式生长时，先结晶的枝干与后结晶的分枝也存在着成分差异，因此又称为枝晶偏析。 晶界偏析：在合金凝固过程中，溶质元素和非金属夹杂物常富集于晶界，使晶界与晶内的化学成分出现差异，这种成分不均匀现象称为晶界偏析。 正偏析与负偏析：根据合金各部位的溶质浓度Cs与合金原始平均浓度C0的偏离情况分，凡Cs＞C0者，称为正偏析；Cs＜C0者，称为负偏析。 正常偏析：当合金的溶质分配系数k0<1时，凝固界面的液相中将有一部分溶质被排出，随着温度的降低，溶质的浓度将逐渐增加，越是后来结晶的固相，溶质浓度越高。当k0>1时则与此相反，越是后来结晶的固相，溶质浓度越低。按照溶质再分配规律，这些都是正常现象，故称之为正常偏析。 逆偏析：铸件凝固后常出现与正常偏析相反的情况，即k0<1时，铸件表面或底部含溶质元素较多，而中心部位或上部含溶质较少，这种现象称为逆偏析。 重力偏析：重力偏析是由于重力作用而出现的化学不均匀现象，通常产生于金属凝固前和刚刚开始凝固之际。当共存的液体和固体或互不相溶的液相之间存在密度差时，将会产生重力偏析。 2.偏析是如何形成的？影响偏析的因素有哪些？生产中如何防止偏析的形成？ 答：偏析主要是由于合金在凝固过程中扩散不充分、溶质再分配而引起的。 影响偏析的因素有：1）合金液、固相线间隔；2）偏析元素的扩散能力；3）冷却条件。 针对不同种类的偏析可采取不同的防止方法，具体有： （1）生产中可通过扩散退火或均匀化退火来消除晶内偏析，即将合金加热到低于固相

co2气孔产生原因

CO2电弧焊时，由于熔池表面没有熔渣盖覆，CO2气流又有较强的冷却作用，因而熔池金属凝固比较快，但其中气体来不及逸出时，就容易在焊缝中产生气孔。 可能产生的气孔主要有3种：一氧化碳气孔、氢气孔和氮气孔。 1、一氧化碳气孔 产生CO气孔的原因，主要是熔池中的FeO和C发生如下的还原反应： FeO+C==Fe+CO 该反应在熔池处于结晶温度时，进行得比较剧烈，由于这时熔池已开始凝固，CO气体不易逸出，于是在焊缝中形成CO气孔。 如果焊丝中含有足够的脱氧元素Si和Mn，以及限制焊丝中的含碳量，就可以抑制上述的还原反应，有效地防止CO气孔的产生。所以CO2电弧焊中，只要焊丝选择适当，产生CO 气孔的可能性是很小的。 2、氢气孔 如果熔池在高温时溶入了大量氢气，在结晶过程中又不能充分排出，则留在焊缝金属中形成气孔。 电弧区的氢主要来自焊丝、工件表面的油污及铁锈，以及CO2气体中所含的水分。油污为碳氢化合物，铁锈中含有结晶水，它们在电弧高温下都能分解出氢气。减少熔池中氢的溶解量，不仅可防止氢气孔，而且可提高焊缝金属的塑性。所以，一方面焊前要适当清除工件和焊丝表面的油污及铁锈，另一方面应尽可能使用含水分低的CO2气体。CO2气体中的水分常常是引起氢气孔的主要原因。 另外，氢是以离子形态溶解于熔池的。直流反极性时，熔池为负极，它发射大量电子，使熔池表面的氢离子又复合为原子，因而减少了进入熔池的氢离子的数量。所以直流反极性时，焊缝中含氢量为正极性时的1/3～1/5，产生氢气孔的倾向也比正极性时小。

3、氮气孔 氮气的来源：一是空气侵入焊接区；二是CO2气体不纯。试验表明：在短路过渡时CO2 气体中加入φ（N2）=3%的氮气，射流过渡时CO2气体中加入φ（N2）=4%的氮气，仍不会产生氮气孔。而正常气体中含氮气很少，φ（N2）≤1%。由上述可推断，由于CO2气体不纯引起氮气孔的可能性不大，焊缝中产生氮气孔的主要原因是保护气层遭到破坏，大量空气侵入焊接区所致。 造成保护气层失效的因素有：过小的CO2气体流量；喷嘴被飞溅物部分堵塞；喷嘴与工件的距离过大，以及焊接场地有侧向风等。 因此，适当增加CO2保护气体流量，保证气路畅通和气层的稳定、可靠，是防止焊缝中氮气孔的关键。 另外，工艺因素对气孔的产生也有影响。电弧电压越高，空气侵入的可能性越大，就越可能产生气孔。焊接速度主要影响熔池的结晶速度。焊接速度慢，熔池结晶也慢，气体容易逸出；焊接速度快，熔池结晶快，则气体不易排出，易产生气孔。

焊接气孔产生的主要原因

焊接气孔产生的主要原因： 1、电弧焊接中所产生的气体里含有过量的氢气及一氧化碳所造成的； 2、母材钢材中含硫量过多； 3、焊剂的性质和烘赔温度不够高； 4、焊接部位冷却速度过快； 5、焊接区域有油污、油漆、铁锈、水或镀锌层等造成； 6、空气中潮气太大、有风； 7、电弧发生偏吹。 CO2电弧焊时，由于熔池表面没有熔渣盖覆，CO2气流又有较强的冷却作用，因而熔池金属凝固比较快，但其中气体来不及逸出时，就容易在焊缝中产生气孔。 可能产生的气孔主要有3种：一氧化碳气孔、氢气孔和氮气孔。 1、一氧化碳气孔 产生CO气孔的原因，主要是熔池中的FeO和C发生如下的还原反应： FeO+C==Fe+CO 该反应在熔池处于结晶温度时，进行得比较剧烈，由于这时熔池已开始凝固，CO气体不易逸出，于是在焊缝中形成CO气孔。

如果焊丝中含有足够的脱氧元素Si和Mn，以及限制焊丝中的含碳量，就可以抑制上述的还原反应，有效地防止CO气孔的产生。所以CO2电弧焊中，只要焊丝选择适当，产生CO气孔的可能性是很小的。 2、氢气孔 如果熔池在高温时溶入了大量氢气，在结晶过程中又不能充分排出，则留在焊缝金属中形成气孔。 电弧区的氢主要来自焊丝、工件表面的油污及铁锈，以及CO2气体中所含的水分。油污为碳氢化合物，铁锈中含有结晶水，它们在电弧高温下都能分解出氢气。减少熔池中氢的溶解量，不仅可防止氢气孔，而且可提高焊缝金属的塑性。所以，一方面焊前要适当清除工件和焊丝表面的油污及铁锈，另一方面应尽可能使用含水分低的CO2气体。CO2气体中的水分常常是引起氢气孔的主要原因。 另外，氢是以离子形态溶解于熔池的。直流反极性时，熔池为负极，它发射大量电子，使熔池表面的氢离子又复合为原子，因而减少了进入熔池的氢离子的数量。所以直流反极性时，焊缝中含氢量为正极性时的1/3～1/5，产生氢气孔的倾向也比正极性时小。 3、氮气孔 氮气的来源：一是空气侵入焊接区；二是CO2气体不纯。试验表明：在短路过渡时CO2气体中加入φ（N2）=3%的氮气，射流过渡时CO2气体中加入φ（N2）=4%的氮气，仍不会产生氮气孔。而正常气体中含氮气很少，φ（N2）≤1%。由上述可推断，由于CO2气体不纯引起氮气孔的可能性不大，焊缝中产生氮气孔的主要原因是保护气层遭到破坏，大量空气侵入焊接区所致。

铸造成型原理简答题

1、可以通过哪些途径研究液态的金属的结构 答，间接，通过固液，固气转变后一些物理性能变化判断液态金属原子间结合状况，直接，通过液态金属的X射线或中子线结构分析研究。 2、怎样理解液态金属“进程有序远程无需” 答。液态金属中的原子排列在几个原子间距内，与固态原子排列基本一致，有规律，而距离远的原子排列不同与固态，无序。这称为。 3、阐述实际液态金属结构，能量，结构及浓度三种起伏。 答。实际金属含有大量的杂质，他们存在方式是不同。能量起伏，表现为各个原子间的能量不同各个原子的尺寸不同，浓度起伏，表现为各个原子团成分不同，游动的原子团时聚时散此起彼伏形成结构起伏。 4、液态金属粘滞性本质，及影响因素 答。本质，是质点间（原子间）结合力的大小，影响因素：温度，熔点，杂质。共晶合金粘度低。 5、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施。 答：1、金属性能方面，合金的成分，结晶潜热，金属的热物理性能，粘度，表面张力。2、铸型性能方面，铸型的蓄热系数，铸型的温度，铸型中的气体，3、浇筑方面、浇注温度，充型压头，浇筑系统的结构4、铸件结构方面。措施：1正确选择合金成分多少2、合理的熔炼工艺3、适当降低砂型中的水量和发起物质含量，增加砂型通气性。 6、某工厂的生产铝镁合金机翼（壁厚3mm，长1500mm）采用粘土砂型，常压下浇筑，常因浇筑不足而报废，怎样提高铸件的成品率。 答：可以采用小蓄热系数的铸型，采用预热，提高浇筑温度，加大充型压力，改变浇筑系统，提高金属液充型能力。 7、如何得到动态凝固曲线及如何利用动态凝固曲线分析铸件的性质 答、先绘制出铸件的温度场，然后给出合金液相线跟固相线温度，... 8、如何理解凝固区域的结构中的“补缩边界”、傾出边界 答铸件在凝固的过程中除纯金属和共晶成分的合金外，在断面上一般分为3个区域，即固相区，凝固区，液相区。用傾出发做实验时，晶体能够随液态金属一起被傾出，因此液固部分和固液部分的边界叫傾出边界。固液部分靠近固体的部分固相占绝大部分，已经连接为牢固的晶体，靠近傾出边界的那部分液态占大部分，这两部分中间形成小的熔池，体积收缩，得不到液态的补充叫补缩边界。 9、铸件的凝固方式及其影响因素。 答：方式：逐层凝固方式、体积凝固方式、中间凝固方式，其凝固方式决定于凝固区域的宽度。影响因素：是由合金结晶温度范围tc与温度降t的比值决定的。比值远小于1时，铸件的凝固趋向于逐层凝固方式，大于1时趋向于体积凝固方式 第二章 10、论述均质形核与非均质形核之间的区别与联系。并分别从临界形核半径。形核功这两个方面阐述外来沉底的润湿能力对临界形核过冷度的影响。 答：;均质形核与非均质形核临界半径相等，非均质形核功是均质形核功Xf（o）。非均质形核所需体积小，即相起伏原子少。两种形核都需要克服形核功。但非均质形核小。润视角增大，非均质形核的过冷度增大，f(o)减小，非均质形核功减小，导致能量起伏减小，过冷度减小。 11、从原子角度看，决定固液界面微观结构的条件是什么？ 答;热力学因素α<=2粗糙界面α>2时平整界面；动力学因素：动力学过冷度Tk大连续生长，产生粗糙界面，小时平整界面。

对皮下气孔问题的认识及体会

对皮下气孔问题的认识及体会 [我的钢铁] 2009-06-15 07:38:26 一、皮下气孔的产生可能与充型过程中铁液表层氧化结皮有关：氧化所产生的氧化物成为气泡的气核和部分气源，而氧化皮则使气泡被阻留在铸件表层，因而形成皮下气孔。高温铁液要冷却到一定温度才会氧化结皮，结皮温度取决于其化学成分，因而与原铁液成分、球化剂、孕育剂的成分和加入量有关。提高浇注温度，使铁液温度在充型过程中始终高于结皮温度，是防止铁液氧化结皮引起皮下气孔的有效方法；而在铁液成分和温度相同的情况下，铁液外层是否容易氧化结皮，取决于它与型壁和型腔气体的接触时间长短，也取决于型壁和型腔气体的激冷作用大小。快速大流量浇注有利于缩短上述接触时间和减小液流温度降低，恰当的紊流能使表层铁液不断更新并且有利于铁液内部气体的排除，而降低型砂水分和型腔湿度不但减少发气量，减少气源，而且还可以降低型壁和型腔气体的激冷作用，使铁液表层温度不容易降低到结皮温度，因而都有利于防止皮下气孔。 二、有些因素对皮下气孔的影响是双重性的。如镁的影响。有利影响是：（1）加镁处理可以清除铁液中的气体；（2）加镁球化处理后铁液表面张力明显提高（从800～900erg/cm2提高到1240～1350erg/cm2），而试验表明，铁液表面张力低容易产生皮下气孔，铁液表面张力高就不会有皮下气孔。不利影响是：（1）在高温下析出镁蒸气，成为皮下气孔的气源；（2）增大铁液从潮湿的浇包、砂型等吸收氢气的倾向；（3）提高铁液结皮温度，使铁液容易氧化结皮，阻碍气泡溢出，等等。这些不利影响比有利影响更强烈，因而最终还是促进皮下气孔形成。 有些因素虽然会增大皮下气孔倾向，但并不能单独引起皮下气孔。例如，硫提高铁液氧化结皮温度，因而被认为是增大皮下气孔倾向的元素，但是在呋喃树脂砂铸造厂生产过程中，皮下气孔却很少。这可能是因为：（1）MgS要与水分反应，产生烟状MgO气体，才会引起皮下气孔，而呋喃树脂砂型基本上不含水分，由于没有水分参与反应，未能形成气源，也就不会引起皮下气孔；（2）呋喃树脂砂导热性较低,激冷作用较小，铁液表层降温速度缓慢，不容易达到结皮温度，因而皮下气孔倾向较轻。

混凝土表面气孔形成原因分析

混凝土表面气孔形成原因分析 作者：刘保瑞 摘要：本文从混凝土施工过程中经常遇见的结构表面气孔现象着手进行具体分析，综合施工和现场条件等外部影响因素，同时结合混凝土组分材料中砂、石、外加剂等可能产生影响的材料自身因素来探讨混凝土表面常出现气孔的原因，并相应给出控制措施建议。 关键词：混凝土表面气孔；振捣工艺；混凝土拌合物；混凝土硬化；现场养护 前言 当前建筑结构实体在安全、适用、经济、美观等方面都有着越来越高的要求，很多工程对一次性成型的混凝土结构已经不仅仅着眼于结构安全和质量保障方面，在混凝土成型结构实体的外观方面也要求甚高，大量的镜面混凝土、清水混凝土都应用到了工程中。然而，由于现场施工技术条件以及原材料品质的波动影响，常常会出现比较明显的混凝土表面气孔现象。针对这一现象，本人结合工程现场积累的经验和试验研究进行原因分析，发现引起混凝土外观气孔过多的因素有很多：如外加剂与水泥匹配性、砂石的级配质量、施工时振捣工艺、浇筑坯层厚度、模板质量、现场养护条件、脱模剂使用等等。从总体来说现场气孔问题的影响因素无外乎两方面，一是现场施工技术环境，二是现场材料的综合性能。下面就各项因素进行具体分析。 1砂、石等地材因素的影响 混凝土含气量过高时会有气孔现象出现。而砂、石的级配、模数、粒径等技术指标不能符合混凝土性能要求时不仅会影响到混凝土硬化后的强度，更会影响混凝土拌和物的流动性、和易性等性能，同时还会影响到本身骨料在拌和物中的含气量。这些都是与混凝土硬化后的表观质量有着密切联系的影响因素。从理论上讲，砂石的级配和粒形对混凝土拌合物的和易性影响很大，级配和粒形好的砂石有利于改善混凝土拌合物的和易性。一般要求砂的细度模数宜控制在2.6以上。细度模数小于2.5时，拌制的混凝土拌和物显得太粘稠，施工中难于振捣，且由于砂细，在满足相同和易性要求时，会增大水泥用量。这样不仅增加了成本，而且影响混凝土的技术性能，如混凝土的耐久性、收缩裂缝等。砂也不宜太粗，细度模数大于3.3时，容易引起新拌混凝土在运输浇筑过程中离析及保水性差，从而影响混凝土的内在质量与外观质量。另外当砂石中的含泥量和泥块含量，含泥量大将会影响混凝土的颜色。在工程现场进行的试验室留样对比发现，抽检砂石的级配合模数不合理情况下含气量检测值往往偏高，拌合出来的混凝土成型后存在气孔现象较几率较大。因此砂、石等地材的品质是影响混凝土拌合物性能并导致产生表面气孔的一个重要因素，在工程施工选料和配合设计时应引起重视。 2外加剂的影响 外加剂种类很多，其掺量虽少，但对改善混凝土的性能起着关键作用。当前工程现场常使用的外加剂主要是减水剂和膨胀剂两类。其中以泵送混凝土中使用的减水剂使用较多。下面从两个方面分析其影响。 （1）外加剂减水性能对混凝土的性能质量的影响。 外加剂的品质对混凝土拌合物的和易性、坍落度影响非常明显。效果不好的情况下会出现泌水、离析和坍落度损失的现象。若减水效果不好时，会产生因游离水较多引起的气孔。尤其是泵送混凝土，要求混凝土具有良好的和易性、流动性。其坍落度一般要求在80-180mm 左右，另外由于输送泵管径的限制，混凝土骨料粒径一般在10-30mm之间，因此泵送混凝土较非泵送混凝土每立方米要多用水25Kg左右。这些水分在混凝土中以游离的小水珠形式存在，蒸发后在混凝土内留下许多毛细孔，在施工振捣的过程中，一部分游离水在振动力的影

焊缝气孔的形成原因及防治措施

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/3517526322.html, 焊缝气孔的形成原因及防治措施 作者：郑建勇史智杰刘永春 来源：《文化产业》2015年第03期 摘要：焊接制造技术是一门综合性技术。论述焊缝气孔缺陷的类型及形成条件，如何限 制熔池溶入或产生气体以及排除熔池中存在的气体，选用与母材匹配的焊接材料，制定并控制焊接工艺条件，可以有效的控制焊接过程中的气孔缺陷的产生。 关键词：气孔；气孔类型；防治措施； 中图分类号：TG441.7 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-03-00-01 焊接制造技术，是一门综合性技术。在焊接施工中焊接缺陷如果影响焊接产品的质量，会造成返修，严重的甚至会造成焊接件报废，所以在此分析焊接过程中缺陷出现的条件及防治措施。防治焊接缺陷的首要条件是掌握缺陷的形成条件及形成原因，以制定合理的焊接工艺，并在生产制造中严格工艺要求，认真贯彻执行。 焊缝气孔是典型的焊接缺陷，气体的存在是形成气孔的先决条件。形成气孔的气体有两类：高温时金属溶解了较多的气体（如氢气和氮气）和熔池内产生的冶金反应产物（如一氧化碳和水蒸气）。焊接熔池吸收的气体因过饱和以致形成气泡，又不能及时逸出而残留于焊缝中，就会形成气孔。气孔的存在，不仅减少小了焊缝的有效承载面积，而且会形成应力集中，使焊缝的强度、韧性、疲劳强度下降，有时气孔还会成为裂纹源。因此，气孔的防止是焊接中第一个十分重要的问题。 一、焊缝气孔的类型及形成机理 （一）气孔类型及特征。气孔可按不同特征分为不同的类型，按形成气孔的气体来源可为析出型气孔和反应型气孔两种。 1、析出型气孔。因溶解度差而造成过饱和状态的气体的析出所形成的气孔，称为析出型气孔。这类气体主要是外部侵入熔池的氢和氮。对于大多数金属来说，易于溶解的氢最易在焊缝中形成气孔。氮的唯一来源是空气，如果采取正确的防护措施，氮气孔是比较容易避免的。就氢的影响而言因溶解度变化特性不同，在不同金属中对气孔的影响会有较大差别。 2、反应型气孔。熔池中除外部入侵的气体氢或氮之外，还会由于冶金反应而生成反应性气体，这类气体主要是一氧化碳、水蒸气，均为根本不溶于金属的气体。由于这类反应性气体造成的气孔，称为反应性气孔。焊接时典型的反应性气体为CO，其反应为 [FeO]+[C]=[Fe]+CO↑。这一反应必须是在熔池内部发生时方可促使形成气孔。这类氧化反应的前提条件是熔池金属存在氧化物。所以，为防止产生气孔必须设法消除这类氧化物或使之转化为不具氧化能力的其它稳定氧化物。