Рис. 3.7. Схема образования газовых зародышей на неметаллических включениях: а — мелкое включение; б — крупное включение, плохо смачиваемое металлом; в — крупное включение, хорошо смачиваемое металлом

и шлака. С повышением концентрации газа в металле и шлаке уменьшается критический радиус зародыша и увеличивается интенсивность появления зародышей, причем значение критического газового зародыша в этом случае гораздо меньше, чем в случае его возникновения в гомогенной среде при той же степени пересыщения.

Применительно к условиям зарождения газового пузырька на границе расплавленный металл—неметаллическое включение рассмотрено три возможных случая:

1)неметаллическое включение меньше критического газового зародыша и является центром для его образования (рис. 3.7, а);

2)неметаллическое включение больше критического зародыша и плохо смачивается расплавом, вследствие чего газовый зародыш образуется на нем в виде линзы (рис. 3.7, в);

3)неметаллическое включение больше критического зародыша, хорошо смачивается расплавом, вследствие чего газовый зародыш имеет форму, близкую к сферической (рис. 3.7, в).

На основании анализа особенностей образования газовых зародышей на границе расплав—твердое неметаллическое включение авторы показали, что чем хуже смачивает расплав неметаллическое включение, тем легче образуется газовый зародыш на поверхности включения одного и того же размера.

Рассматривая влияние поверхностных явлений на процессы зарождения и роста газового пузырька, нельзя не отметить роль поверхностно-активных элементов. Поверхностно-активные элементы (в условиях сварки это в первую очередь кислород и сера), «блокируя» поверхность раздела фаз, могут оказывать существенное влияние на массопередачу газа из объема расплавленного металла в газовый зародыш, а следовательно, и скорость роста пузырька, его отрыв и всплывание из металлического расплава.

3.3. Поры в швах, сваренных электродами с покрытием основного вида

Электроды с покрытием основного вила часто называют карбо-натно-флюоритными. Основу их покрытия составляют карбонат кальция (мрамор, известняк) и фторид кальция (плавиковый шпат, флюоритовый концентрат). Газовая защита расплавленного металла осуществляется главным образом газами, образующимися при диссоциации карбонатов.

Металл сварочной ванны раскисляется ферросилицием, ферромарганцем и ферротиганом. Благодаря этому электроды с покрытием основного вида образуют высокоосновные хорошо раскисленные шлаки; металл шва — глубокоуспокоенная сталь с массовой долей кремния 0,3.0,6 % и выше; содержание газов в металле шва (водорода, азота, кислорода) намного меньше, чем при сварке электродами с покрытиями других видов.

Пористость швов, выполненных электродами с основным покрытием, чаще всего обусловлена такими факторами: 1) повышением влажности покрытия в процессе хранения электродов; 2) наличием загрязнений кромок свариваемого изделия ржавчиной, маслом, краской, окалиной, а также их увлажнением (роса, иней); 3) удлинением дуги в процессе сварки или в момент зажигания.

Л.В. Суховым и В.В. Баженовым показано, что в швах с нормальным уровнем раскисления при соотношении СаСОуСаР, в покрытии в пределах 6.0,16 образование оксида углерода маловероятно и причиной пористости является водород. Однако оставалось неясным, почему водород вызывает поры, если содержание его в швах, по экспериментальным данным, значительно ниже растворимости в твердом железе при температуре плавления ]2].

Использование новых методов отбора проб металла для последующего определения в нем газов позволило И.К. Походне совместно с Г.Г. Корицким зафиксировать в металле, наплавленном электродами с карбонатно-флюоритным покрытием, содержание водорода, в несколько раз превышающее количество водорода, определенное в работе [2].

Для установления зависимости пористости сварных швов от концентрации водорода в металле шва использовали опытные электроды с различным содержанием влаги в покрытии.