УДК 621 791 01.669 + 621.791.75.042

В монографии обобщены результаты исследований процессов взаимодействия металла с газами при луговой сварке. Рассмотрены термодинамика и кинетика процессов абсорбции газов, растворимость газов в железоуглеродистых сплавах в зависимости от температуры и состава, особенности взаимодействия низкотемпературной плазмы, содержащей водород и азот. Приведены данные о влиянии .металлургических и технологических факто-роь, условий кристаллизации сварочной ванны на содержание газа в металле сварных швов. Представлены результаты математического моделирования процессов поглощения газов. Оценена роль газов в образовании пористости швов при сварке покрытыми электродами и порошковыми проволоками. Предложены методы упра&існия абсорбцией и десорбцией газов и предупреждения пористости. Проанализирован механизм образования индуцированных водородом холодных трещин в сварных соединениях конструкционных сталей, в том числе высокопрочных низколегированных. Даны рекомендации для предупреждения образования холодных трещин. Рассмотрены характеристики новых сварочных материаюв.

Для научных и научно-технических работников, интересуюшихся проблемами металлургии сварки и сварочных материалов, а также студентов, магистрантов вузов и аспирантои.

У монографії узагальнено результати досліджень процесів взаємодії металу з газами при дуговому зварюванні. Розглянуто термодинаміку і кінетику процесів абсорбції газів, розчинність газів у залізовуглецевих сплавах залежно від температури та складу, особливості взаємодії низькотемпературної плазми, яка містить у собі водень і азот. Наведено дані про вплив металургійних і технологічних чинників, умов кристалізації зварювальної ванни на вміст газу в металі зварних швів. Подано результати математичного моделювання процесів поглинання газів. Оцінено роль газів в утворенні пористості швів при зварюванні покритими електродами і порошковими дротами. Запропоновано методи керування абсорбцією та десорбцією газів і попередження пористості. Проаналізовано механізм утворення Індукованих воднем холодних трішин у зварних з'єднаннях конструкційних сталей, у тому числі високоміцних низьколегованих. Наведено рекомендації для попередження утворення холодних тріщин. Розглянуто характеристики нових зварювальних матеріалів.

Для наукових і науково-технічних працівників, що цікавляться проблемами металургії зварювання і зварювальних матеріалів, а також студентів, магістрантів вузів та аспірантів.

Рецензент члгн-корреспондент HAH Украины Г.М. Григорєнко

Печатается по постановлению ученого совета Института электросварки им. O.E. Патона Национальной академии наук Украины

Редакция физико-математической и технической литературы Редакторы O.A. Микитенко, М.К. Пунина

ЛЯ 2704060000 - 063

-їш^-© И.К. Походня, И.Р. Явдошин,

їчпмойа nn m« іА-П- Пальцсвич' В-И- Швачко,

ISBN 966-00-0153-3АС Котельчук, 2004

ПРЕДИСЛОВИЕ

Создание новых конструкционных материалов и методов их соединения является одним из главных направлений развития науки и техники, которое во многом предопределяет прогресс различных отраслей машиностроения и строительной индустрии. Основным методом соединения металлических материалов является дуговая сварка. Специалисты многих стран считают, что она сохранит приоритет на ближайшие десятилетия. Современный путь развития сварных конструкций — это снижение их массы и энергоемкости при изготовлении, повышение надежности и долговечности. Прогресс в данном направлении связан с дальнейшим расширением применения высокопрочных низколегированных сталей. Все более жесткие требования предъявляются к качеству сварных соединений, это требует более глубоких знаний в области теории процессов дуговой сварки.

Качество сварного соединения определяется составом и структурой сварных швов и соединений, абсорбцией газов (водорода, азота) металлом при взаимодействии его с низкотемпературной плазмой, особенностями кристаллизации сварочной ванны и диффузионными процессами, образованием дефектов — пор и трещин. Важнейшей проблемой является предупреждение хрупкого разрушения сварных соединений, связанного со структурными превращениями в металле шва и зоне термического влияния, а также с охрупчивающим действием растворенного в металле водорода. Знание особенностей этих процессов необходимо для разработки новых сварочных материалов и совершенствования технологий дуговой сварки.

Результаты исследований физико-химических и металлургических процессов дуговой сварки, выполненных авторами в Институте электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины, стали основой для создания данной монографии. В ней обобщены данные о взаимодействии металла с водородом и азотом в условиях термодинамического равновесия и при взаимодействии низкотемпературной плазмы, содержащей водород и азот, с расплавленным железом и сталью. Выполнено математическое моделирование абсорбции газов металлом в процессе сварки. Исследована абсорбция азота каплями электродного металла, изучено влияние условий сварки — силы и полярности тока, напряжения дуги, скорости сварки — на абсорбцию водорода и азота. Рассмотрены источники по-