Поры в швах, сваренных электродами с рутиловым покрытием.

В литературе высказываются противоречивые взгляды о влиянии скорости выделения газов на образование пор. Во многих работах последних лет указывается, что причина пор – интенсивное выделение газов из ванны в процессе кристаллизации. Мы придерживаемся иной точки зрения. Вероятность образования пор зависит от соотношения скоростей роста пузырьков газа  υ_р и продвижения фронта кристаллизации ванны у_кр. Если υ_р <υ_кр, пузырьки газа не успевают отделиться от растущих кристаллов и всплывать и в швах образуются поры. Таким образом, причиной пористости является вялое выделение газов.

            Все технологические факторы, вызывающие поры при сварке электродами с рутиловыми и рудно-кислыми покрытиями, в большей или меньшей степени способствуют увеличению содержания кремния в сварочной ванне. По данным В.И.Явойского  [7], кремний снижает скорость десорбции водорода из железа.

            Для проверки влияния кремния была проведена специальная серия опытов. В покрытие электродов АНО-4 вводился ферросилиций Си75 в количествах 3, 5 и 8% веса сухой шихты. Опытными электродами Ø 4 мм наплавляли валики на стальной охлаждаемый образец (I_св = 190-200 А, прямая полярность,  υ_св = 9 м/ч) Результаты исследований иллюстрируются рис.2. Повышение содержания кремния в сварочной ванне увеличивает концентрацию водорода в металле наплавки.

Рис.2.  Зависимость содержания водорода в металле наплавки и объемного веса шлаковой корки от количества ферросилиция Си75 в покрытии электродов АНО-4: 1 – [H]_дифф; 2 – [H]_ост ; 3 – [H]_сумм; 4 – объемный вес шлака

            О полноте выделения газов из сварочной ванны можно косвенно судить по плотности шлаковой корки. Чем больше газов выделилось из ванны, тем более пористая шлаковая корка и тем меньше ее объемный вес (см.рис.2).

            Опыты подтверждают тормозящее влияние кремния на выделение водорода. Подобным же образом должны влиять и другие поверхностно-активные элементы, например, углерод и сера.

            Влияние скорости выделения газов на пористость иллюстрируется рис.3. При снижении температуры металла растворимость водорода (азота) в нем, как известно, снижается. При вялом выделении газов из жидкого металла в процессе его охлаждения степень пересыщения газами в момент кристаллизации велика и в металле появляются поры. Проведенные авторами опыты позволяют объяснить роль температуры прокалки электродов в образовании пор. Повышение этой температуры снижает окислительный потенциал покрытия, при этом в электродах на рутил-алюмосиликатной основе развивается кремневосстановительный процесс [2], что способствует уменьшению скорости десорбции водорода. Интенсивность выделения газов из ванны снижается, в металле возникают поры. Повышенная абсорбция азота, вызванная ухудшением защиты, может в определенной мере способствовать образованию пор.

Рис.3. Степень пересыщения сварочной ванны водородом в момент кристаллизации в зависимости от начального содержания и скорости выделения этого газа (схема): 1 – при начальном содержании, значительно превышающем разновесное (большая скорость выделения газов – пор нет); 2 – при начальном содержании, близком к равновесному (малая скорость выделения газов – поры); 3 – при наличии факторов, уменьшающих скорость выделения (малая скорость выделения – поры); [H]_равн – равновесное содержание водорода в металле;  [H], [H] и  [H]_ф – фактические содержания водорода в металле соответственно для кривых 1, 2 и 3.

( часть1 - часть2 - часть3 - часть4 - част5 )