2015-04-01
670
Углекислый газ (CO 2) может присутствовать в качестве защитной среды от водорода и азота при электродуговой сварке углеродистых и легированных сталей и образовываться в результате реакции диссоциации компонентов покрытий [7].
Таким образом, наличие углекислого газа в зоне сварки определяется:
– образованием в результате диссоциации мрамора (CaCo 3) или магнезита (MgCo 3);
– использованием его в качестве защиты зоны сварки.
Диссоциация мрамора с образованием углекислого газа происходит по реакции
CaCo 3 = CaO + CO 2; 
; 
.
При содержании в атмосфере:
100 % газовой фазы – 1 ата;
0,03 % CO 2 – х; => 
= 0,0003 ата.
; 
; Т = 844 °К (571 °С).
Таким образом, при электродуговой сварке мрамор, находящийся в покрытии электродов, начинает разлагаться при Т = 600 °С. Это ещё одно подтверждение тому, что стержень электрода при сварке не должен нагреваться выше температуры 600 °С, ибо мрамор теряет свои металлургические свойства, не дойдя до газовой фазы.
При высоких температурах углекислый газ диссоциирует:
.
При Т = 4000 °С состав газов: СО = 62 %, О 2 = 32 %; СО 2 = 6 % (при отсутствии водорода и азота).
|
|
|
Таким образом, использование углекислого газа при сварке плавлением обеспечивает надежную защиту зоны сварки от водорода и азота, но предопределяет высокую окислительную способность газовой фазы.
Fe + CO 2 = CO + Fe; 
;
; Si + O 2 = SiO.
В кристаллизующейся части сварочной ванны получает развитие реакция
.
Окись углерода, будучи нерастворима в металле, выделяясь неполностью из кристаллизующего металла, приводит к образованию пор.
С окислительным действием CO 2 в процессе сварки можно бороться:
1. Подбором надлежащего состава электродной проволоки. В этом случае используются электродные проволоки, легированные кремнием и марганцем (табл. 4) [4].
Таблица 4
Содержание легирующих элементов в сварочных проволоках
| Проволока | Содержание элементов, % | ||
| C | Mn | Si | |
| Св-08ГС | £ 0,10 | 1,4...1,7 | 0,65...0,85 |
| Св-08Г2С | £ 0,11 | 1,8...2,1 | 0,70...0,95 |
| Св-12ГС | £ 0,14 | 0,8...1,1 | 0,60...0,90 |
| Св-10ГС | £ 0,10 | 1,2...1,4 | 0,60...0,90 |
Достаточно высокое содержание Si и Мn в металле сварочной ванны приводит к раскислению кристаллизующегося шва и торможению реакции образования СО. При этом продукты раскисления обладают невысокой точкой плавления, поэтому образующиеся SiO 2 и MnO легко коагулируют и выплывают на поверхность шва и тем самым уменьшают общее содержание кислорода в нём. Это дает возможность получить металл шва с достаточно высокими прочностными и пластическими свойствами.
2. Применением электродов с защитно-легирующим покрытием (порошковые проволоки). В состав сердечника порошковой проволоки входят раскислители Si, Mn, Ti и др.
|
|
|
Таким образом, низкое содержание суммарного кислорода в металле шва при сварке в углекислом газе в обоих случаях, несмотря на резко окислительный характер газовой фазы, достигается:
а) присутствием элементов-раскислителей, ограничивающих концентрацию кислорода в жидком металле (особенно в низкотемпературной части);
б) окислением кремния и марганца в зоне плавления, приводящих к образованию плёнки шлаков, частично защищающих жидкий металл от взаимодействия с газовой фазой;
в) высоким содержанием марганца в проволоке и жидком металле, приводящее к активному его испарению; пары марганца, вступают во взаимодействие с кислородом газовой фазы и уменьшают парциальное давление последнего.
