Влияние температуры капель и кинетики плавления электрода на насыщение металла азотом.

И.К.Походня, А.М.Суптель

(Институт электросварки им.Е.О. Патона НАН Украины)

(Часть I)

Приведены данные о влиянии параметров процесса плавления и переноса электродного металла на насыщение капель азотом. Рассмотрены причины пересыщения металла азотом при дуговой сварке.

     Насыщение металла азотом при сварке изучалось в 40-х годах  [1-3]. В связи с развитием сварки в защитных газах и открытой дугой порошковой и легированной проволоками интерес к этому вопросу в последнее время возобновился.

       Установлено, что при расплавлении металла дугой содержание азота в нем выше, чем при использовании других источников тепла [1]. Увеличение силы тока приводит к снижению, а повышение напряжения – к возрастанию содержания азота в наплавленном металле   [2,4]. Влияние силы тока на количество азота в каплях электродного металла при сварке на обратной полярности не обнаружено. При сварке на прямой полярности по мере увеличения тока содержание азота в каплях повышалось  [5].

     При исследовании влияния полярности электрода [2,5,6] обнаружено большее насыщение металла на прямой полярности, чем на обратной. В швах, сваренных на переменном токе, содержание азота было выше, чем на постоянном  [6] .

     В настоящей работе рассмотрено влияние режима сварки и состава атмосферы дуги на кинетику плавления электрода, температуру капель и насыщение их азотом. Материалом служила нержавеющая сталь типа 18-8, поскольку растворимость азота в ней велика и при больших его концентрациях можно получить плотные капли и швы.

     Растворимость азота в нержавеющей стали 0Х18Н9 при 1600°С составляет 0,2%  [7]. Температурный коэффициент растворимости имеет отрицательную величину

    -·10³ = 0,056.

     Мы рассчитали растворимость азота в зависимости от температуры. За действующую концентрацию принимали парциальное давление азота у границы раздела с жидкой каплей электродного металла. Давление пара материала электрода рассчитывали в соответствии с законом Рауля.

     Давление паров железа, хрома, марганца, никеля в зависимости от температуры описывается следующими уравнениями   [8,9]:

                  lg P_{Cr = -  -}  82 lg T + 16,23;                      (1)

                  lg P_{Fe = -  -} 1,27 lg T + 13,27;                     (2)

                    lg P_{Mn = -  -} 2,52 lg T + 17,27;                  (3)

                     lg P_{Ni = -  -} 8,17                                       (4)

( часть1 - часть2 - часть3 - часть4 - часть5 - часть6 - часть7)