С азотом

Основным источником азота в газовой фазе зоны сварки является окружающая атмосфера. При сварке «голой» стальной проволокой без применения защиты зоны сварки от атмосферного влияния концентрация азота в наплавленном металле может достигать значительных значений. При d _эл = 1 мм содержание N равно 0,218 %; при d _эл = = 2 мм – 0,180 %; при d _эл = 4 мм – 0,130 %.

В зависимости от температуры азот, также как и водород, может находиться в газовой фазе в состояниях: молекулярном, атомарном и ионизированном.

Диссоциация азота наблюдается при температурах значительно больших, чем температура водорода. Растворимость азота, как и водорода, определяется его парциальным давлением:

[ N ] = KP_N; ,

где P_N и – парциальное давление соответственно атомарного и молекулярного азота.

Азот растворяется в железе в виде химического соединения с ним или его примесями (Fe ₂ N ₃, Fe ₄ N). Растворимости азота способствует также высокая температура сварочной дуги, интенсивное перемешивание сварочной ванны дутьем дуги и увеличение поверхности контакта с газовой фазой в результате капельного переноса металла.

Скачкообразная растворимость азота и скоротечность процесса кристаллизации сварочной ванны определяют возможность появления пор в металле шва [5]. Увеличение концентрации азота в малоуглеродистой стали оказывает существенное влияние на увеличение прочности и уменьшение пластичности.

Ограничение содержания азота в металле шва достигается физической защитой сварочной ванны за счёт оттеснения от неё азота.

Рис. 7. Содержание азота в металле шва в зависимости от коэффициента покрытия электрода

Рис. 8. Содержание азота в металле шва в зависимости от содержания газообра-зующих компонентов в покрытии

Это достигается:

1. Шлаковой защитой. Образующийся в результате расплавления покрытия шлак или флюс покрывают сварочную ванну и предохраняют от попадания азота (рис. 7).

2. Газовой защитой. Образуется в результате диссоциации газообразующих компонентов покрытия или защитных газов (рис. 8).

3. Совместно физическая защита сварочной ванны от азота газами и шлаком.