Защитные газы широко применяют для защиты электрода и расплавленного металла сварочной ванны и околошовной зоны при сварке плавящимся и неплавящимся электродом.
Защитные газы делятся на две группы: химически инертные и активные. Инертные газы не взаимодействуют с расплавленными металлами и практически не растворяются в них. Активные газы защищают зону сварки от воздуха, но при этом вступают в химическое взаимодействие с жидким металлом и могут растворяться в нем.
К химически инертным газам, используемым при сварке, относятся аргон и гелий.
Аргон — бесцветный, нетоксичный и невзрывоопасный газ, без запаха и вкуса. Аргон почти в 1,5 раза тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола, в приямках, где может вызвать кислородную недостаточность и удушье. Газообразный и жидкий аргон для использования в качестве защитной среды при сварке, резке и плавке активных и редких металлов и сплавов на их основе, алюминия, алюминиевых и магниевых сплавов, нержавеющих хромоникелевых жаропрочных сплавов и легированных сталей различных марок, а также при рафинировании металлов в металлургии выпускают в соответствии с ГОСТ 10157-79 высшего и первого сорта. Аргон высшего сорта содержит объемную долю аргона не менее 99,992%, аргон первого сорта — не менее 99,987%. Газообразный аргон поставляется в стальных баллонах серого цвета с надписью и полосой зеленого цвета вместимостью 40 дм3 (40 литров) под давлением 15 + 0,5 МПа при температуре 20°С. В одном баллоне содержится 6 200 литров газа. При транспортировании и хранении наполненных баллонов при повышенных температурах давление газа в баллоне не должно превышать рабочее давление при 20°С более, чем на 10%. Жидкий аргон поставляют в специальных транспортных цистернах.
Гелий — бесцветный, нетоксичный и невзрывоопасный газ, без запаха, значительно легче воздуха и аргона. Гелий для сварки поставляется по ТУ51-689-75 трех сортов: марки А с объемной долей гелия 99,995%, марки Б с объемной долей гелия 99,99% и марки В с объемной долей гелия 99,99% в стальных баллонах при давлении 15 МПа или в сжиженном состоянии при давлении до 0,2 МПа. В баллоне вместимостью 40 л, окрашенном в коричневый цвет с белой надписью, содержится 6000 л газа. Стоимость гелия значительно выше стоимости аргона, поэтому его применяют в особых случаях при сварке химически чистых и активных металлов и сплавов. При сварке в гелии получается большая глубина проплавления (благодаря высокому значению потенциала ионизации) и особая форма шва.
К химически активным газам относят: двуокись углерода и смеси газов, содержащие двуокись углерода, кислород, инертные газы и др.
Углекислый газ, или двуокись углерода, — бесцветный газ, имеющий слабый кисловатый запах и вкус, хорошо растворяется в воде, придавая ей кислый вкус, нетоксичен, невзрывоопасен. Однако при концентрации более 5% (92 г/м3) может вызвать кислородную недостаточность и удушье. Углекислый газ тяжелее воздуха в 1,5 раза и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола и в приямках. Поэтому помещения, где проводится сварка с использованием двуокиси углерода, должны быть оборудованы общеобменной приточно-вытяжной вентиляцией. Двуокись углерода может находиться в газообразном, сжиженном и твердом (в виде сухого льда) состояниях. Для сварки используется двуокись углерода высшего сорта, содержащая не менее 99,8% объемной доли СО2, и первого сорта, содержащая не менее 99,5% СО2 по ГОСТ 8050-85. Двуокись углерода поставляется в баллонах вместимостью 40 л, окрашенных в черный цвет с желтой надписью или в специальных емкостях. В стандартный баллон вместимостью 40 л заливают 25 кг жидкой двуокиси углерода под давлением около 0,6 МПа (при давлении около 0,6 МПа диоксид углерода при комнатной температуре превращается в жидкость), при испарении которой получается около 12 600 л углекислого газа.
Значительное влияние при сварке плавящимся электродом на характер переноса электродного металла, производительность расплавления электрода, разбрызгивание и форму проплавления оказывает состав защитного газа, в котором горит дуга. Поэтому широко применяют при сварке смеси газов различного состава. Улучшает перенос электродного металла и позволяет получать более плавную наружную поверхность шва применение смеси углекислого газа с 2-15% кислорода. Двойная смесь, состоящая из 80% аргона и 20% углекислого газа, позволяет реализовать мелкокапельный и струйный перенос электродного металла. Добавки углекислого газа и кислорода в аргон в различных количествах при сварке разных сталей и сплавов позволяют осуществлять управляемый перенос электродного металла при импульснодуговой сварке. Применение многокомпонентных смесей, состоящих из аргона, углекислого газа, окиси азота, водорода и др. газов позволяет осуществлять сварку вращающейся дугой и увеличить производительность расплавления и наплавки более чем в 2 раза при благоприятной форме проплавления и наружной поверхности шва.