二氧化碳气体(CO2)

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第162页（1683字）

CO₂气体是氧化性保护气体，CO₂有固态、液态、气态三种状态。纯净的CO₂气体无色、无味。CO₂气体在0℃和1大气压下，密度是1．9768g／L，是空气的1．5倍。CO₂易溶于水，当溶于水后略有酸味。

CO₂气体在高温时几乎全部分解，，由于分解出原子态氧，因而使电弧气氛具有很强的氧化性。液态CO₂是无色液体，其密度随温度变化而变化，当温度低于－11℃时比水重，高于－11℃则比水轻。CO₂由液态变为气态的沸点很低(－78℃)，所以工业用CO₂都是使用液态的，常温下即可汽化。在0℃和1大气压下，1kg液态CO₂可汽化成509升CO₂气体^［3，5］。

焊接用的CO₂气体为装入钢瓶的液态CO₂，既经济又方便。CO₂钢瓶规定漆成黑色，上写黄色“液化二氧化碳”字样。通常容量为40kg的标准钢瓶可灌装25kg的液态CO₂。25kg液态CO₂约占钢瓶容积的80%，其余2O%左右的空间充满了汽化的CO₂。气瓶压力表上所指示的压力值是这部分气体的饱和压力。此压力大小和环境温度有关，温度升高，饱和气压增大；温度降低，饱和气压亦减小。只有当气瓶内液态CO₂已全部挥发成气体后，瓶内气体的压力才会随着CO₂气体的消耗而逐渐下降。一标准钢瓶中所盛的液态CO₂可以汽化成12725升CO₂气体，若焊接时气体消耗量为10L／min，则一瓶液态CO₂可连续使用约24h。焊接时CO₂气体流量的选择如表1－5－11所示。

表1－5－11 焊接时CO₂气体流量的选择

标准气瓶满瓶时的压力为4900～6800KPa，随着使用中瓶内压力的降低，溶于液态CO₂中水分的汽化量也随之增多。经验表明，当瓶中气体压力低于980KPa(温度为20℃)，钢瓶中的CO₂不宜再继续使用，因为此时液态CO₂已挥发完，如继续使用，焊缝金属将产生气孔，必须重新灌气。

液态CO₂中可溶解质量分数为0．05%的水，多余的水则呈自由状态沉于瓶底。这些水在焊接过程中随CO₂一起挥发并混入CO₂中，直接进入焊接区。水分是CO₂气体中最主要的有害杂质，随CO₂气体中水分的增加，焊缝金属中含氢量增高、塑性下降，甚至产生气孔等缺陷，因此焊接用的CO₂气体必须具有较高的纯度，一般要求CO₂＞99%，O₂＜0．1%，H₂O＜0．05%。焊接用液态CO₂的技术要求如表1－5－12所示。

表1－5－12 焊接用液态二氧化碳技术要求

如果生产现场使用的市售CO₂气体水分含量较高、纯度偏低时，应该做提纯处理，经常采用的方法是^［3］：

(1)将新灌CO₂气体钢瓶倒立静置1～2h，使水分沉积在底部，然后打开倒置气瓶的气阀，根据瓶中含水量的不同，一般放水2～3次，每次放水间隔约30min，放水结束后将气瓶放正。

(2)经放水处理后的气瓶在使用前先放气2～3min，因为上部的气体一般含有较多的空气和水分，而这些空气和水分主要是灌瓶时混入瓶内的。

(3)在CO₂供气管路中串接高压干燥器和低压干燥器，干燥剂可采用硅胶、无水氯化钙或脱水硫酸铜，以进一步减少CO₂气体中的水分，用过的干燥剂经烘干后可重复使用。

(4)当瓶中气压降低到980kPa时，不再使用。

当通风不良或狭窄空间内采用CO₂做保护气体施焊时，须加强通风措施，以免因CO₂浓度超过国家规定的允许浓度(30g／m³)，而影响焊工身体健康。