Процессы металлургии при сварке электродами.

Часть 4

Водород, оставшийся в твердом металле, выделяется в атмосферу через поверхность шва. Однако он поступает в микрополоски, имеющиеся внутри сварочных швов. Превращаясь в молекулярную форму, водород создает в полостях высокое давление, способные образовать надрывы в металле.

Водород снижает пластичность сварного соединения и при сварке стали повышенной прочности может вызвать появление трещин.

В результате для получения наплавленного металла высокого качества его необходимо предохранять от насыщения газами. И в первую очередь следует защитить сварочную ванну от воздействия воздуха и предохранить полезные элементы от выгорания.

Ранее защиту жидкого металла, включая капли, переходящие с электрода для сварки, производили за счет нанесения достаточно толстого покрытия, состоящего из рудных и не рудных шлакообразующих материалов, применяемых при выплавки стали.

Позднее дополнительно стали использовать различные минералы (ильменит, тальк, каолин и др.). Такие покрытия из рудоминеральных компонентов позволили существенно повысить сварочно-технологические свойства электродов: дуга горела достаточно стабильно, швы сварочные приобрели правильную форму, без подрезов и других видимых дефектов.

Кроме того удалось несколько снизить содержание азота в металле швов за счет высокой кроющей способности шлака, защищавшего капли жидкого металла в процессе их образования и переноса в сварочную ванну.

Вмести с тем, такая защита была недостаточно эффективной. Содержание азота и особенно кислорода оставалось повышенным, марганец, кремний и углерод выгорали, механические свойства наплавленного металла были недопустимо низкими.

Снизить содержание азота удалось за счет комбинированной шлако-газовой защиты жидкого металла, используя одновременно шлакообразующие и газообразующие компоненты.

Сегодня в качестве шлакообразующих применяют рутил, кварц, гранит, плавиковый шпат,  полевой шпат и др.

Карбонаты (мел, магнезит, мрамор, доломит) являются одновременно и шлакообразующими и газообразующими. При нагревания карбонатов до высокой температуры (700 – 900 оС) они разлагаются на оксид металла, являющийся составной частью шлака, и углекислый газ СО2, который оттесняет воздух от сварочной ванны и капель жидкого металла, образующихся на торце сварочного электрода. Таким образом, осуществляется надежная защита металла шва от азота.

Однако в связи с тем, что углекислый газ при высокой температуре дуги диссоциирует на оксид углерода СО и кислород, атмосфера дуги остается окислительной. Поэтому жидкий металл насыщается кислородом, а углерод, марганец и другие элементы, обладающие повышенным сродством к кислороду, выгорают.

В качестве газообразующих веществ применяют некоторые углеводы (органику) – главным образом целлюлозу (С6Н10О5)n. разложение углеводов при высокой температуре происходит с выделением оксида углерода, водорода и водяных паров.

Наличие в атмосфере дуги водорода и водяных паров приводит к насыщению металла шва водородом.

 Поэтому газовая защита за счет органики допускается только в электродах, предназначенных для сварки низкоуглеродистых конструкционных сталей, мало чувствительных к водороду.

( часть1 - часть2 - часть3 - часть4 - часть5 - часть6 )