Предложены новые хроматографические методы анализа диффузионного водорода в сварных швах и методы анализа водорода в компонентах электродных покрытий, флюсов, сердечников порошковых проволок, которые получили общее признание и отображены в отечественных стандартах и стандартах ряда зарубежных стран.

Определены основные источники водорода в сварочных материалах и предложены металлургические и технологические меры, обеспечивающие получение ультранизких содержаний водорода в металле сварных швов.

Исследована роль стадии капли и ванны в процессе абсорбции водорода жидким металлом. Показано, что основное количество водорода в металле шва вносится каплями электродного металла.

Исследовано влияние условий сварки на содержание водорода в сварных швах, выполненных сварочными материалами основного и рутилового видов.

Проведенные исследования послужили основой создания ультранизководородных сварочных материалов и разработки металлургических и технологических методов управления водородом при дуговой сварке.

2. Абсорбция азота при дуговой сварке происходит весьма интенсивно и зависит от степени диссоциации азота, температуры металла и растворимости в нем азота.

Повышение температуры капель в сплавах с отрицательным температурным коэффициентом растворимости азота (например, стали типа 0X18Н9) приводит к снижению абсорбции азота, а в сплавах с положительным коэффициентом (например, низкоуглеродистая сталь) — к повышению абсорбции азота. Интенсивное испарение капель малоуглеродистой стали при нагреве выше 2600.2700 К вызывает снижение абсорбции азота.

Содержание азота в каплях на прямой полярности в сравнимых условиях, как правило, выше, чем на обратной. Это связано с их температурой и с различным характером плавления электродной проволоки и поведением активных пятен иа обеих поверхностях, Время и поверхность взаимодействия металла, незащищенного шлаком, играют второстепенную роль в абсорбции азота. Значение этих факторов возрастает при наличии слоя шлака на поверхности капли и сварочной ванны.

Повышение окислительного потенциала атмосферы дуги способствует более интенсивной абсорбции азота жидким железом при сварке в защитных газах.

Кислород в дуге вступает в цепную реакцию с азотом с образованием при сравнительно низких температурах (3500. 4000 К) оксида азота (N0). Попадая па «холодный» жидкий металл капель или ванны, N0 диссоциирует. Образующиеся при этом атомарные азот и кислород активно растворяются в железе.

В сварных швах на низкоуглеродистых сталях азот находится в твердом растворе внедрения и нитридах. При легировании сварочной ванны титаном и алюминием азот в сварных швах находится в основном виде нитридов и карбонитридов этих элементов.

Основным источником поступления азота в металл шва при сварке на воздухе и в защитных газах является атмосфера, а также покрытие электродов, сердечник порошковой проволоки, флюс. Содержание азота в металле низкоуглеродистых швов нужно ограничивать либо связывать его в нитриды.

Азот снижает ударную вязкость, повышает прочность и температуру перехода металла швов в хрупкое состояние, вызывает старение швов. Микролегирование сварочной ванны титаном и бором при определенном содержании бора и кислорода позволяет добиться оптимальных структур и высоких механических свойств металла швов.

При сварке покрытыми электродами зашита металла газошлаковая. Эффективность защиты от азота воздуха повышается за счет увеличения массы покрытия, окислительного потенциала покрытий рутилового вида, предупреждения деструкции органических составляющих покрытий и диссоциации карбонатов путем регулирования температуры прокалки электродов при изготовлении, ограничения силы тока и напряжения дуги. При сварке электродами с основным покрытием предпочтительно применение тока обратной полярности и ограничение длины дуги.

При сварке в защитных газах проволоками сплошного сечения и порошковыми проволоками необходимо всеми мерами предупреждать попадание воздуха в зону горения дуги. При сварке самозащитной порошковой проволокой необходимо применять такие составы сердечников проволок, которые обеспечили бы равномерное выделение газов в широком интервале температур (от 400 до 1400 °С) при нагреве проволок на «вылете». Эффективным является использование проволок двухслойной конструкции. Сварку самозащитной проволокой с принудитель-