Условия кристаллизации сварочной ванны, как известно, далеки от равновесных [II, 16, 33]. Полнота протекания реакций во многом зависит, как указывалось выше, от кинетических факторов. Кислород и углерод диффундируют в расплавленном железе во много раз медленнее, чем водород. Поэтому в реальных условиях кристаллизации ванны при сварке покрытыми электродами окисление углерода будет происходить в значительно меньшей степени, чем это следует из термодинамических расчетов.

Реакция окисления углерода приводит к образованию пористости лишь при очень большом окислительном потенциале покрытия (электроды МК-2, МК-3). При сварке электродами остальных серий пористость швов главным образом вызывает водород.

Как показано в гл. I, насыщение металла водородом в основном происходит на стадии капли и в наиболее нагретых час-. тях ванны.

Увеличение окислительного потенциала покрытия способствует энергичному окислению капель и тормозит поглощение водорода металлом, так как кислород, будучи поверхностно-активным элементом, блокирует межфазную поверхность, а также снижает растворимость водорода. Кремний, углерод, алюминий в концентрациях, встречающихся в низкоуглеродистых и низколегированных сталях, мало влияют на растворимость водорода. Будучи сильными раскислителями, они связывают кислород и в определенной мере могут способствовать абсорбции водорода.

При сварке электродами серии МК вследствие высокого окислительного потенциала покрытия абсорбция водорода ограничивается. Процесс газовыделения идет вяло, в швах образуются мелкие нитевидные поры, вызванные в основном десорбцией водорода и в какой-то мере оксида углерода (электроды МК-2, МК-3).

В электродах серий МК, МА, МУ поглощение водорода на стадии капли идет энергично. Введение углерода и алюминия в покрытие способствует восстановлению кремния. Углерод и кремний, будучи поверхностно-активными элементами, тормозят десорбцию водорода из жидкой стали [9, 36]. Вследствие этого степень пересыщения сварочной ванны водородом увеличивается. Пересыщению ванны способствует также снижение растворимости водорода в жидкой стали при понижении ее температуры.

Если создаются условия для зарождения пузырьков, начинается выделение газов (главным образом водорода) в холодной части ванны. Скорость образования и роста пузырьков будет не-

велика, так как выделение в них водорода заторможено. Пузырьки не успевают выделиться, и в металле образуются поры.

Как указывалось выше, при развитии кремневосстановитель-ного процесса или легировании ванны кремнием часто в швах образуются наружные поры — «свищи». Расположение пор (рис. 3.28) и их форма свидетельствуют о выделении газа в холодной части ванны в момент времени, непосредственно предшествующий затвердеванию металла. Поверхностно-активные элементы, снижая скорость десорбции, будут также способствовать образованию пор при пересыщении ванны азотом. Известно, что сера и кислород тормозят скорость адсорбции (а следовательно, и десорбцию) азота [42].

Анализ результатов приведенных выше экспериментов свидетельствует о том, что причины образования пористости швов при сварке электродами с руднокислым покрытием те же, что и при сварке электродами с рутиловым покрытием.

3.6. Поры при сварке порошковой проволокой

Порошковые проволоки классифицируются по типу сердечников: рутиловый, карбонатно-флюоритный, рутил-карбонатно-флю-оритный и др. Композиции сердечников проволок и их металлургические особенности рассмотрены в работах ]19, 29 и др.]. В проволоках с сердечником рутилового типа газовая защита металла от воздуха осуществляется за счет разложения органических составляющих сердечника. Атмосфера дуги содержит значительные количества водорода и паров воды, вследствие чего содержание водорода в швах высокое. Процессы взаимодействия металла с газами подобны процессам, протекающим при сварке рутиловыми и руднокислыми электродами. В значительной степени подобны и условия образования пористости. Склонность к пористости увеличивается при сварке сталей с повышенным содержанием кремния при введении в проволоку активных рас-кислителей (С, 51, "Л, А1), при повышении силы тока и вылета и, наоборот, снижается при увлажнении сердечника и сварке металла со следами ржавчины, окалины.

Условия защиты металла от воздуха при сварке порошковой проволокой менее благоприятны, чем при сварке электродами.

Дута горит между оболочкой и изделием, капли металла и ванна не всегда покрыты сплошным слоем шлака, так как из условий плавления сердечника проволоки количество шлакообразующих в нем приходится ограничивать. В атмосфере дуги велика доля воз-