Склонность швов к образованию газовых включений

Поры представляют собой пузырьки газа не успевшего выделиться из мет. при его отвердевании.

Газами вызывающими поры в швах являются Н_2, N₂, окись углерода. Поры образуются чаще всего вследствие насыщения мет. Н₂ из окружающей среды или азотом при содержании его в ванне выше предела растворимости.

Н₂ попадает в зону сварки в месте с маслом, ржавчиной, влагой.

N₂ при сварки высоколегированных сталей может попадать при чрезмерном легировании мет.

Наличие в металле Ti, Nb, Al, ванадия обладает большим химическим средством к N₂, уменьшает вероятность образования пор.

Возможность образования пор определяется так же по свободным выходам из ванны, которое определяются вязкостью шлака, под жидкотекучими шлаками вероятность пор меньше.

Поглощение Н₂­ мет шва при сварке и его диффузия в околошовную зону(ОШЗ)

Капли электродного мет, находящиеся на торце электрода и проходящие через дуговой промежуток поглощают водород из атмосферы дуги.

Атмосфера дуги - смесь паров мет и газа. Водород обычно попадает в атмосферу в виде водяных паров. При высокой температуре вода дисоциирует на Н₂ и О₂. С повышением температуры растворимость Н₂ в мет повышается. При 300⁰с-0,167см/100гр напл мет, 1530⁰-14,25 см³/100гр напл мет.

При переходе в жидкое состояние 23см³/100гр напл мет растворимость Н₂ в аустенитной стали в 1000 раз больше чем в низколегированной стали.

Растворимость Н₂ в жидком металле зависит от содержания в нам кислорода. С увеличением температуры жидкого мет растворимость Н₂ сначала повышается, а затем при температуре кипения снижается до 0. Максимальная растворимость Н₂ наблюдается при температуре 3700К и составляет 43см/100гр напл мет, при сварке 5-12 тыс.

Н₂ в дуге может находиться в атмосферном, молекулярном и ионизированном состоянии.

Количество Н₂ в шве определяется количеством водяных паров в атмосфере дуги; возможностью связывании атмосферного водорода в стойкие хим соединения HF, воздействием рода тока и полярности на ионизационную часть Н₂ в атмосфере дуги.

Разные марки электродов дают различное содержание Н₂. с этой целью в электродное покрытие вводят CaF, что позволяет связать Н₂ в HF, воздействием рода тока и полярности на ионизационную часть Н₂ в атмосфере дуги.

Разные марки электродов дают различное содержание Н₂. С этой целью в электродное покрытие вводят CaF что позволяет связать Н₂. С целью снижения Н₂ сварку ведут на постоянном токе обратной полярности.

Наиболее эффективный способ снижения Н₂ в низколегированных мет прокалка электродов при температуре 500-550⁰с. В процессе хранения покрытие поглощает влагу из воздуха.

Для предотвращения увлажнения электродов их хранят при относительной влажности не более 50%. Это условие обеспечивает хранение электродов в шкафах или термопиалах при температуре 50-150⁰с.

При сварки в защитных газах содержание Н₂. получается минимальным по сравнению с др способами сварки. Это объясняется тем, что при сварки в защитных газах голой проволокой отсутствует покрытие которое поглощает влагу. Но с увеличением влажности защитного газа содержание Н₂. возрастает. С этой целью защитный газ осушают селикогелем.

При уменьшении давления газа в баллоне его абсолютная влажность увеличивается следовательно увеличивается содержание Н₂. в наплавленном металле.

Увеличивается Н₂. и с увеличением диаметра проволоки.

Наименьшее содержание Н₂. наблюдается при сварки на обратной полярности и при сварки неплавящимся электродом.

19 Диффузия Н₂. из металла шва в околошовную зону

С увеличением содержания Н₂. в мет шва увеличивается склонность к образованию холодных трещин. Объясняется это тем что Н₂. диффундирует в ОШЗ.

Уже непосредственно в процессе сварки низкоуглеродистыми электродами Н₂. диффундирует в ОШЗ. При комнатной температуре его диффузия продолжается. При сварке аустенитными сварочными материалами низко- и среднелегир сталей диффузии Н₂. практически не происходит.

Количество продифундированного через ОШЗ Н₂. примерно прямопропорционально содержанию Н₂. в наплавленном металле. Поэтому основными способами уменьшения диффузии Н₂. в ОШЗ является его снижение в наплавленном мет.

При сварке аустенитными материалами диффузия Н₂. происходит только при высоких температурах.

При сварке ферритными материалами Н₂. диффундирует как в процессе сварки так и при комнатной температуре. Коэффициент диффузии Н₂. в стали типа 18-10, на семь порядков ниже чем в железе.

На практике встречаются следующие случаи диффузии Н₂. из шва в ОШЗ:

1 Коэффициент диффузии для мет шва и ОШЗ равны. Такое положение обычно наблюдается когда мет шва по хим составу идентичен основному мет. Поскольку коэффициенты диффузии равны то в течении некоторого времени после сварки приток Н₂. из шва в ОШЗ, вблизи линии сплавлении и отток Н₂. из ОШЗ в глубь мет будут примерно равны, поэтому максимальная концентрация Н₂. в ОШЗ в близи линии сплавления сразу после сварки будет равна половине начальной концентрации Н₂. в мет шва. Далее с течением времени Н₂. з мет шва будет выделяться в атмосферу и в ОШЗ, а из ОЩЗ в глубь основного мет. Кроме того, часть диффузионного Н₂. попадает в микропустоты мет шва и основного мет, образуя там молекулярный остаточный водород, поэтому в ЗТВ может быть более высокое содержание остаточного Н₂. чем в основном мет.

2 Коэффициент диффузии Н₂. в мет шва на 1-2 порядка выше чем в ОШЗ. Такое наблюдается при сварке среднелегированными сварочными материалами. В следствие того, что коэф-т диффузии Н₂. в шве выше чем в ОШЗ приток Н₂. из шва в ОШЗ будет больше чем Н₂. из ОШЗ в основной мет. В течении некоторого времени после сварки Н₂. будет поступать из шва в ОШЗ, а ОШЗ будет служить барьером для Н₂. т.о. концентрация диффузионного Н₂. в ОШЗ в близи линии сплавления с течением времени повышается. Максимальная концентрация Н₂. вблизи линии сплавления может достигнуть 80% начальной концентрации Н₂. в мет шва.

3 Коэф-т диффузии Н₂. в мет шва при температуре близкой к комнатной на 5-7 порядков меньше чем в ОШЗ. Такое положение имеет место при сварке аустенитными сварочными материалами малоуглерод низколег и среднелегир сталей.

Из аустенитного шва Н₂. диффундирует в ОШЗ в процессе сварки и при температуре выше 500⁰с. Считается что при 300⁰с Н₂. вообще диффундирует з шва. В ОШЗ на границе сплавления, концентрация дифундируемого Н₂. начинает снижаться сразу после охлаждения до температуры 400-300⁰с т.к при более низких температурах Н₂. из шва не поступает в ОШЗ, а из ОШЗ Н₂. диффундирует в глубь основного металла. Поэтому максимальная концентрация диф Н₂. в ОШЗ вблизи линии сплавления, при сварке аустенитными сварочными материалами наблюдается сразу после сварки и достигает 15-30% начальной концентрации Н₂. в шве. В дальнейшем, при комнатной температуре перераспределяется только от диффузионного Н₂. который проник в ОШЗ.

Рассмотрение 3 случаев диффундирования Н₂. из шва в ОШЗ показывает что важным способом уменьшения содержания диффузионного Н₂. в ЗТВ, является правильный выбор сварочных материалов. Для уменьшения диффузионного Н₂. в ЗТВ целесообразно выбирать сварочные материалы имеющие меньший коэффициент диффундирования Н₂. в мет шва по сравнению с ЗТВ.

Дата добавления: 2015-07-08