ступления газов в дугу. Описаны методы определения водорода в покрытии электродов, флюсов, порошковых прополок, а также оперативный метод определения диффузионного водорода в металле шва. Исследованы составы сварочных материалов и предложены методы снижения содержания газов в металле швов. Рассмотрена термодинамика и кинетика образования пористости в сварных швах, изучена роль поверхностных явлений в зарождении газовых пузырьков при кристаллизации сварочной ванны. Проанализированы особенности образования пор при использовании сварочных материалов различных типов — электродов и порошковых проволок. Выполнено математическое моделирование процессов образования пор в сварных швах. Рассмотрены особенности диффузии водорода в сварных соединениях, взаимодействие водорода с железом, новые представления о природе водородной хрупкости, результаты математического моделирования образования холодных трещин, предложены способы предотвращения индуцированного водородом растрескивания сварных швов и соединений.

Установленные в работе закономерности были использованы для создания новых сварочных материалов

Предисловие и заключение написаны академиком HAH Украины И.К. Походней, главу 1 написали И.К. Походня и А-П. Пальцевич, главу 2 — И.К. Походня и A.C. Котельчук, главу 3 — И.К. Походня и И.Р. Явдощин, главу 4 — В.И- Швачко и И.К. Походня, главу 5 — И.Р. Явдощин и A.C. Котельчук.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛА С ВОДОРОДОМ

1.1. Водород в железе и сталях

Водород является вредной примесью в железе и сталях. Он ухудшает пластичность сварных соединений и способствует образованию пор, флокенов и трещин в металле шва и зоне термического влияния. Результаты исследований взаимодействия водорода с железом и сталями обобщены в монографиях А.Н. Морозова, В.И. Явойского, НА. Галактионовой, Дж.Д. Фаста, П.В. Гель-да и P.A. Рябова, В.И. Лакомского и др. [1—8].

По приведенным А.Н. Морозовым и H.A. Галактионовой данным [1, 3), начиная с температуры примерно Т- -100 °С адсорбция железом водорода из газовой фазы носит характер не физической адсорбции, а адсорбции активированной, или хемо-сорбции. Иными словами, в этом случае вслед за адсорбцией молекул Н2 возникают силы химического взаимодействия между молекулами Hj и поверхностным слоем атомов железа, в результате действия которых происходит диссоциация водорода Н2 - 2Н. Начиная с 400.500 °С абсорбция водорода железом и сталями становится измеримой вследствие диффузии водорода в объем металла. Абсорбция водорода металлом для моля растворенного водорода представляется реакцией

1/2 {Н2 Г =[Н].(1.1)

Энергия (теплота) диссоциации моля водорода Яи"с равна 436 кДж/моль. Суммарная теплота процесса растворения водорода в металле ЯнТ™ состоит и3 Щ\± и теплоты растворения атомов водорода в металле tffjf™. Для моля растворенных атомов водорода имеем

Тн" =1/2Ян7 + Ярр,(1.2)

где HfpH является отрицательной величиной и поэтому растворимость водорода увеличивается с возрастанием температуры.