Опытными электродами диаметром 4 мм производилась наплавка на пластину (/св = 200 А, усв = 9 м/ч). Шлаковую корку тщательно снимали с наплавленного валика и определяли пикнометриче-ским способом ее плотность. Для предупреждения попадания влаги в поры внутренняя поверхность шлаковой корки, отделявшейся полностью от поверхности шва без разрушения, проклеивалась очень тонкой лакированной конденсаторной бумагой. Отклонение от средних значений плотности корки не превышало ±0,03 г/ см3. Результаты опытов, приведенные ниже, подтверждают тормозящее действие кремния в выделении водорода:

Массовая доля цгерроеилииия, %038

Плотность шлаковой корки, г/см'2,222,382,44

Анализ рассмотренных выше экспериментальных данных свидетельствует о том, что при сварке электродами с покрытием рутилового вида образование пористости швов связано с выделением из сварочной ванны водорода. Роль азота, а тем более оксида углерода, в образовании пузырьков газа ничтожна. Даже при большом удлинении дуги образование пор не наблюдается, что обусловлено, как отмечалось ранее (см. параграф 3.3), хорошей защитой жидкого металла расплавленным шлаком на стадии как капли, так и ванны. Приведенные результаты экспериментов показывают, что при сварке рутиловыми электродами содержание водорода в металле шва близко или больше уровня растворимости водорода в железе при температуре плавления.

Таблица 3.13. Влияние кремния иа содержание водорода в металле шва (электроды АНО-4 со стержнем диаметром 4 мм, /с, = 190.200 А; прямая полярность)

Примечание. См. примечание к табл, 1.2.

В каких же случаях возникает опасность образования пор в металле шва?

Получение плотных швов при сварке покрытыми электродами может быть достигнуто либо путем снижения содержания газов в сварочной ванне ниже предела растворимости при температуре кристаллизации, либо обеспечением процесса интенсивного роста и удаления пузырьков газа из сварочной ванны до момента кристаллизации металла. В первом случае в момент кристаллизации сварочной ванны не происходит образование газовых пузырьков. Этот способ обеспечения плотных швов реализуется при сварке электродами с основным покрытием. Во втором случае образуются и выделяются пузырьки газа, если металл сварочной ванны пересыщен газом и имеет малую вязкость. Вероятность образования пор в этом случае зависит от соотношения скоростей роста пузырьков газа vf, и продвижения фронта кристаллизации vt¡p. Когда vv vK(n то пузырьки газа не успевают отделиться от растущих кристаллитов и всплыть, тогда в швах образуются поры.

Снижение вероятности образования пористости достигается путем создания благоприятных условий для повышенной абсорбции водорода на стадии капли и интенсивного роста, а также быстрого удаления образовавшихся пузырьков водорода из сварочной ванны до момента ее кристаллизации. Подобные условия создаются при обеспечении высокого содержания влаги в покрытии электродов. Этот способ обеспечения плотных швов реализуется при сварке электродами с рутиловым покрытием.

Однако простое увлажнение электрода технологически не надежно, так как при нагреве электрода в процессе сварки (особенно на форсированных режимах, как отмечалось выше) часть влаги испаряется и влажность покрытия по длине электрода будет переменна. Чтобы нейтрализовать этот процесс, в покрытие вводят минералы (слюда, каолин и лр.), имеющие в своей структуре связанную (кристаллизационную, конституционную) влагу, которая удаляется лишь при высоких температурах (600.1000 °С), благодаря чему удается более надежно дозировать пары воды и водород в зоне дуги. Высокое парциальное давление водорода и паров воды способствует интенсивной абсорбции водорода каплями электродного металла и высокотемпературной областью сварочной ванны. Высокая концентрация водорода в сварочной ванне создает благоприятные условия для зарождения, роста и удаления пузырьков газа до момента кристаллизации металла. По-видимому, немаловажную роль в протекании процесса дегазации