濕法水下焊接的電弧實際上是在電弧氣泡中燃燒的。 水下焊接時電弧周圍能否成一定大小、穩定的電弧氣泡是水下焊接成功的首要條件。 電弧氣泡中的氣體主要是由水蒸汽高溫解離形成的氫和氧，焊條藥皮中燃燒分解的CO 和CO2 所組成。 普通酸性及堿性焊條用于水下焊時形成的電弧氣泡成份如表1 所示。 隨著水下焊接水深的增加，形成電弧氣泡的體積因受到壓縮而逐漸變小，而過少的電弧氣泡導致焊縫金屬氣孔傾向增加。當電弧氣泡變得足夠少時，電弧極易熄滅使焊接過程無法順利進行。電弧氣泡形成后的長大應滿足以下物理條件 pg ≥ pa + ph + ps 式中：pg 為氣泡內部的壓力；pa 為大氣壓力； ph 為氣泡周圍的靜水壓力； ps 為氣泡表面張力引起的附加壓力。 在陸地焊接時， ph 近于零；而在水下焊接時， ph 隨水深的增加而增大， pa 和ps 可以看作不受水深的影響。 故要使焊接順利進行，只有增大pg。增大pg 的途徑之一是增加電弧溫度，這可通過調整焊接電流來實現，這是由于較高的電弧溫度能解離足夠的氫和氧；二是提高焊條藥皮的造氣功能,使焊條藥皮燃燒時能生成更多CO2 、CO 氣體。 但電弧氣泡中氫的比例過大將導致二種與氫有關缺陷的生成：一是焊縫中氣孔的傾向增加，二是焊縫金屬及熱影響區氫致裂紋敏感性增大。 因此，在設計配方時既要保證電弧氣泡有足夠的壓力，又要設法降低電弧氣泡中氫的比例。在藥皮中加入適量的CaF2 和SiO2 可以實現這一目的。 因為 SiO2 + 2CaF2 + 3[H] = 2CaO + SiF + 3HF 或SiO2 + 2CaF2 = 2CaO + SiF4 CaF2 + H2O(氣) = CaO + 2HF 化學冶金反應產物CaO、SiF 或SiF4 與其它反應產物MnO、SiO2 及起稀渣作用的TiO2 等浮出熔池進入熔渣，HF 氣體對焊縫金屬無有害作用并同樣起著增加電弧氣泡壓力的作用。水下焊接氫致裂紋敏感性比陸地焊接要，這是由于水對工件的強烈冷卻作用致使低碳鋼的焊接熱影響區都能發生相變而產生馬氏體。 當鋼中碳當量超過0. 4 %時，熱影響區的維氏硬度可超過400 ，同時焊接過程中如果氫氣含量高，一旦焊縫吸氫較多，在焊接熱應力和相變應力的作用下容易引起氫致4 裂紋的產生。 可見降低電弧氣泡中氫的比例是非常必要的。 |
