лов. Однако в реальных условиях сварки полностью удалить водород из разрядного промежутка невозможно. Процессы в источниках водорода подробно проанализированы в гл. 1.

На абсорбцию водорода при сварке решающее влияние оказывают термо-плазмо-химические реакции в столбе дуги (рис. 4.48, вторая стадия). В свою очередь, на параметры плазмы столба дуги сильно влияют даже в малых количествах электроотрицательные элементы, в частности фториды, поступающие в разрядный промежуток и вызывающие контрагирование столба дуги. Это дает возможность управлять процессом абсорбции водорода металлом в условиях дугового разряда. Взаимодействие водорода с жидким металлом (третья стадия) рассмотрено в гл. 1.

Наиболее эффективным способом снижения восприимчивости к холодному растрескиванию является воздействие на свойства металла, определяющие перенос водорода в сварном соединении (четвертая стадия). Любая возможность замедления процесса переноса водорода будет снижать восприимчивость конструкционной стали к охрупчивающему влиянию водорода.

Существенно понизить восприимчивость сварного соединения к холодному растрескиванию позволяет введение в металл шва ловушек водорода. Известно, что ловушками водорода в стали являются различные структурные дефекты, такие, как вакансии, растворенные атомы, дислокации, границы зерен и фаз, микро- и макропоры, неметаллические включения, частицы второй фазы и т. п. С точки зрения предотвращения образований, индуцированных водородом ХТ, наиболее приемлемы два вида ловушек: 1) точечные ловушки — равномерно распределенные в объеме металла атомы элементов, способных образовывать с водородом парные кластеры (например, Т1—Н, В—Н и др.), 2) трехмерные ловушки — фазы аустенита в феррите (например, остаточный аустенит). А неприемлемыми являются такие ловушки, которые аккумулируют водород и одновременно могут инициировать трешины в сварном шве. Например, неметаллические включения, на которых образуются флокены, хрупкие включения, которые прочно связаны с матрицей и при деформации разрушаются по механизму микроскола, карбидные фазы.

Значительное улучшение стойкости против разрушения вызывает введение в металл шва добавок редкоземельных элементов (рис. 4.49, 4.50). Предполагается, что эти элементы сорбируют водород, освобождая от него матрицу металла. Аналогичное полезное действие оказывают другие внутренние ловушки, в ча-

[Н],см3/100 г

0,4

0,6 0,8 Массовая доля редкоземельных металлов, %

[Н]^, см7Ю0г

Массовая доля итгрия, %

Рис. 4.49. Влияние массовой доли редкоземельных металлов в покрытии электродов на содержание диффузионного (1) и остаточного (2) водорода

Рис. 4.50. Влияние массовой доли иттрия в сердечнике порошковых проволок на содержание диффузионного водорода в металле сварного шва, выполненного сваркой в смеси 0,1 % Н, + Аг

стности, мелкодисперсные равномерно распределенные в структуре стали частицы неметаллических включений — сульфидов и оксидов.

Ловушкой водорода может быть также остаточный аустенит. Растворимость водорода в аустените во много раз превышает таковую в феррите и мартенсите, поэтому аустенит является местом стока для водорода. Присутствуя в остаточном аустените, водород не оказывает вредного влияния на процесс растрескивания. Однако сталь, содержащая остаточный аустенит, в течение всего срока службы сварного соединения содержит постоянно потенциальный источник водорода (рис. 4.51).

Рассматривая процесс холодного растрескивания, необходимо различать два возможных способа влияния водорода: на процесс возникновения трещины и на характеристики ее роста (пятая стадия). Если в структуре металла уже существуют макро-трещины или трешиноподобные образования (предмет изучения классической механики разрушения), то устранение влияния водорода ие приведет к значительному улучшению характеристик тре-щиностойкости, поскольку она будет Определяться характеристиками роста трещины. Вместе с тем для металла, где трещина растет с большой скоростью, важны особенности влияния водорода иа зарождение трещин, а не на характеристики их роста.