где D — коэффициент
диффузии.
О влиянии примесей на
растворимость водорода в жидких сплавах железа можно судить по
значениям параметров взаимодействия. Для примесей, присутствующих в
углеродистых конструкционных сталях, при 1600° С [73] они равны:
+0,060 для углерода; +0,025 для кремния; — 0,001 для марганца, +0,010 для
алюминия; — 0,070 для титана; +0,010 для серы; +0,011 для фосфора;
+2,5 для кислорода. Из перечисленных элементов лишь титан увеличивает
растворимость водорода в железе.
Шлак на поверхности металла
препятствует проникновению водорода в металл. Лимитировать проникновение
водорода могут процессы на границах раздела газовая фаза — шлак и шлак —
металл, а также массоперенос через слой шлака. С ростом температуры и
понижением вязкости шлака массоперенос водорода из газовой фазы в металл
возрастает.
Водород и пары воды растворимы в
сварочных шлаках, причем основной формой существования водорода в шлаке
являются ионы гидроксила. Полагают, что растворение водорода проходит
через его окисление или обменные реакции образования гидроксильных групп.
С повышением основности шлаков растворимость водорода в них
растет.
При электродуговой сварке в зоне
плавления разогретый до высоких температур газ контактирует с относительно
холодным расплавленным электродным металлом и металлом сварочной
ванны. В дуговой плазме молекулярный водород диссоциирует на атомы. При
температуре 5000—6000° К степень диссоциации водорода близка к единице
[141]. Часть водорода в дуге находится в виде ионов [55, 93].
По данным исследований и
расчетов [58, 91], с металлом взаимодействует газ, молизовавшийся в
пограничном слое. Молекулы водорода, однако, не успевают полностью
ассоциироваться, скорость растворения возбужденных молекул высока. С еще
большей скоростью может происходить растворение ионов водорода на
катоде. Этот процесс возможен лишь при значительных величинах
сварочного тока. Ряд экспериментов показывает, что доля водорода,
поглощенного металлом катода, «электрически» незначительна [91] для
принятых на практике режимов дуговой сварки. При
электродуго-