Взаимодействие расплавленного металла сварочной ванны со шлаками и газами

Основными особенностями металлургических процессов, протекающих при сварке, являются:

высокая температура процесса;

небольшой объем ванны расплавленного металла;

большие скорости нагрева и охлаждения;

отвод теплоты в окружающий ванну основной металл;

интенсивное взаимодействие расплавляемого металла с газами и шлаками в зоне интенсивного нагрева;

быстрая кристаллизация сварочной ванны.

Все это усложняет получение сварного шва с заданными физико-механическими свойствами, которые предопределяются химическим составом металла шва и его структурой.

Рассмотрим взаимодействие расплавленного металла сварного шва с газовой средой, которая состоит главным образом из кислорода, азота и водорода. Кислород, поступающий в зону сварки из воздуха и покрытия электродов, является наиболее вредной примесью, и его повышенное содержание в сварном шве приводит к понижению прочности, пластичности, вязкости и антикоррозионных свойств шва.

Азот в зону сварки попадает из воздуха и в зоне сварки находится как в молекулярном, так и в атомарном состоянии. Атомарный азот более активно растворяется в расплавленном металле сварочной ванны, чем молекулярный, образуя при этом нитриды железа (Fe2N, Fe4N), марганца (MnN) и кремния (SiN), которые, в свою очередь, снижают пластичность и повышают твердость наплавленного металла.

Водород в зоне сварки образуется во время диссоциации водяных паров при высокой температуре дуги. Водяные пары поступают в зону сварки из атмосферной влаги, а также из влаги, содержащейся в покрытии электродов, флюсах, ржавчине на кромках заготовок и т. п. Для уменьшения содержания в сварном шве водорода пользуются рядом практических приемов:

электроды и флюсы перед сваркой тщательно прокаливают;

кромки свариваемых заготовок и сварочную проволоку очищают от влаги, грязи и ржавчины;

швы выполняют с минимальным числом проходов, так как при наложении последующего шва предыдущий шов в момент вторичного расплавления насыщается водородом;

при выполнении сварочных работ на открытой площадке обеспечивают защиту зоны сварки от атмосферных осадков;

сварку ответственных конструкций выполняют только при положительных температурах.

Виды электродных покрытий.