Сварка порошковой проволокой - Фрумин И.И.
Скачать (прямая ссылка):
Уменьшить содержание водорода можно либо уменьшением количества водородсодержащих компонентов в проволоке (что не всегда допустимо), либо за счет водородного кипения сварочной ванны при высоких температурах.
Содержание водорода в металле шва можно регулировать изменением параметров, оказывающих наибольшее влияние на скорость кристаллизации ванны — сварочного тока и скорости сварки.
Сварка проволокой карбонатно-флюоритного типа. Источником водорода в проволоке этого типа является влага, адсорбированная
76
на поверхности частиц сердечника, а также остатки волочильной смазки на поверхности проволоки.
С повышением влажности сердечника порошковой проволоки наблюдается заметный рост содержания водорода в наплавленном металле.
Зависимость содержания диффузионного водорода в металле от влажности шихты порошковой проволоки карбонатно-флюорит-ного типа [106] иллюстрируется рис. 75. Шихта не содержала металлических порошков. Увлажнялась она в процессе хранения в гидростате с относительной влажностью воздуха 91%. В период хранения и перед изготовлением проволоки шихту перемешивали.
Влажность определяли вакуумной экстракцией при 400° С. Контрольную шихту изготавливали из компонентов, прокаленных при этой же температуре.
При увлажнении шихты значительных изменений технологических свойств проволоки не наблюдалось лишь до влажности 2,5% .
При сварке проволокой с большей влажностью сердечника в металле шва появлялась пористость. Устранить пористость при сварке такой проволокой можно прокалкой ее при температуре 240—250°С. Удалением влаги и следов волочильной смазки можно снизить содержание диффузионного водорода в наплавленном металле до исходного уровня (рис. 75).
Результаты исследований, проведенных применительно к сварке под флюсом и покрытыми электродами [49, 88, 91, 137, 142], показали, что благоприятное влияние находящегося во флюсе или покрытии фтористого кальция, способствующего снижению содержания водорода в металле шва, связано прежде всего с удалением водорода в виде нерастворимого в стали фтористого водорода HF. Подобное влияние могут оказывать и другие фтористые соединения.
В зоне дуги образование HF происходит при наличии паров флюорита или газообразного тетрафторида кремния.
Взаимодействие SiP4 и CaF2 с водородом или парами воды может происходить по реакциям
SiF4 + ЗН ^ 3HF + SiF, (41)
SiF< + 1 ~ Н3 Z 3HF + SiF, (42)
SiP4 + ЗН20(г) ? 4HF + SiO(r) J 2QH, (43)
Рис. 75. Влияние влажности шихты В порошковой проволоки на содержание водорода в наплавленном металле:
1 — после изготовления; 2 — посл? прокалки при 250° С в течение 2 ч.
77
CaF2 + H Z HF + CaFfr,, (44)
CaF2 + 1 \ H2 Z HF'+ CaF(r). (45)
Образование HF возможно также при взаимодействии тетрафторида титана с водородом или парами воды в зоне дуги.
Трудности проведения экспериментов с фтором и его соединениями не позволили до настоящего времени получить экспериментальное подтверждение хода этих реакций. Вопрос о механизме связывания водорода в дуге остается в значительной мере дискуссионным.
Выделение газообразного SiF4 в процессе сварки наблюдается при взаимодействии флюорита с кремнеземом или при диссоциации кремнефторидов натрия или калия.
В реальных условиях сварки порошковой проволокой реакции взаимодействия флюорита с кремнеземом и двуокисью титана даже в присутствии атмосферной влаги протекают с заметной скоростью при температуре выше 1000° С, т. е. практически в расплавленном шлаке. При большом содержании влаги и относительно низкой температуре существенное развитие получает реакция взаимодействия флюорита с парами воды с последующим связыванием образовавшейся окиси кальция в силикат [71]. С повышением температуры интенсифицируется реакция образования тетрафторида кремния.
При сварке порошковой проволокой с сердечником из фтористого кальция (без кремнезема) водород связывается не полностью.
Использование кремнефторида для снижения содержания водорода в металле оказывается более действенным средством. Крем-нефториды применяются в композициях сердечников проволоки карбонатно-флюоритного типа для сварки открытой дугой и в .про-волоке для сварки в углекислом газе. В табл. 13 приведены дан-
Таблица 13
Содержание в проволоке Na2SiF„, % Содержание водорода, см3/100 г
ГН1днф Исум
0 13,4—15,3 3,4—4,8 18,3
14,1x3 4,2x3
0,5 9,8—16,3 3,2—4,5 15,8
12,0x3 3,8x3
1,0 7,7—11,2 3,6-5,1 12,9
8,7x3 4,2x3
1,5 4,2—5,3 4,0—6,2 9,7
4,6x3 5,1x3
78
ные, отражающие влияние кремнефтористого натрия на содержание водорода в металле, наплавленном проволокой карбонатно-флюо-ритного типа. Исходная влажность сердечника проволоки во всех случаях была примерно одинаковой (в пределах 0,44—0,51%). Анализ полученных результатов показывает, что введение в сердечник проволоки кремнефтористого натрия позволяет значительно снизить содержание водорода в наплавленном металле.
Влияние легирования металла шва на содержание в нем водорода применительно к порошковой проволоке изучено относительно мало. Имеющиеся сведения [91,9-3] говорят о том, что увеличение количества раскислителей и легирующих в сердечнике проволоки сказывается на содержании водорода преимущественно в области небольших концентраций. Здесь наблюдается значительное изменение содержания в металле кислорода.
