Как известно, процесс насыщения металла водородом через шлак мало зависит от того, в каком виде находится водород в газовой фазе: в виде Н2 или Н20, поскольку в реальных сварочных шлаках, содержащих легковосстановимые оксиды (FeO, МпО и др.), могут растворяться и водород, и пары воды |2|. Поэтому при исследовании влияния состава атмосферы дуги на содержание водорода в наплавленном металле нужно учитывать парциальное давление не только сухого водорода, но и паров воды. Для подтверждения этого была проведена серия экспериментов. Определялся состав атмосферы дуги при сварке электродами АНО-1 с рутило-алюминатной шлакообразующей основой [88]. Влажность покрытия регулировалась температурой прокаливания электродов 423.573 К (выдержка при каждой температуре равна 1 ч) и контролировалась на отдельных электродах методом вакуумной экстракции при 673 К. Опытами установлено, что выдержка электродов в камере в процессе подготовки ее к опыту незначительно влияет на влажность покрытия.

В табл. 1.26 приведено общее количество (среднее из трех-четырех опытов) выделившихся при сварке газов в зависимости от влажности покрытия. Сварку выполняли переменным током в режиме: /св= 220.240 А; ИЛ - 38.42 В; диаметр электродного стержня 4 мм; коэффициент массы покрытия АГМП= 140.150 %. Повышение влажности рутилового покрытия увеличивает объем выделяющихся газов. При этом в объеме газа существенно возрастает количество водорода и паров воды.

Одновременно определяли содержание водорода в металле швов, выполненных электродами АНО-1 и АНО-3, предварительно прокаленных при разных температурах — от 423 до 573 К. На рис. 1.54 показана зависимость содержания водорода в металле шва от влажности покрытия. Каждая точка соответствует среднему значению содержания водорода трех-четырех опытов. При увели-

Таблица 1.26. Влияние температуры прокаливания на количество газов, cuVlOO г электродов, выделившихся при сварке электродами АНО-1

чении влажности покрытий обеих марок электродов наблюдается увеличение количества водорода в металле шва.

Таким образом, снижение чувствительности металла, наплавленного рутиловыми электродами, приводящее к образованию пор при увлажнении покрытия, нельзя объяснять уменьшением количества водорода, поскольку в действительности содержание диффузионного и остаточного водорода в металле шва в этом случае повышается.

Известно, что потенциальное содержание влаги в покрытии включает в себя свободную влагу, которая легко удаляется при нагревании до 100 °С, и связанную влагу, которая входит в состав структуры некоторых минералов (слюды, каолина и др.) и сухого остатка жидкого стекла. Это кристаллизационная и конституционная влага, которую можно удалить из покрытия лишь при высоких температурах нагрева (600.900 °С), которые неприемлемы для производства электродов, так как приводят к разложению карбонатов (мрамора, мела, магнезита), окислению ферросплавов и металлических порошков, входящих в состав покрытия.

Связанная влага, которая остается в покрытии готовых к использованию электродов, является потенциальным источником поступления водорода и паров воды в атмосферу дуги, следовательно, и увеличения содержания водорода в металле шва. Это подтверждают результаты исследований двух опытных электродов, весьма близких по составу покрытий, но различающихся содержанием связанной влаги. Составы покрытий опытных электродов приведены в табл. 1.27.

В покрытии электродов Вл-1 содержится слюда мусковит, в которую входит конституционная влага с массовой долей приблизительно 4,5.5,0 %. В покрытие электродов Вл-2 вместо слюды введен нефелиновый концентрат, который близок по химическому составу к слюде мусковит, но не содержит в своей структуре связанной влаги. Обе партии электродов диаметром 5,0 мм подвергали прокалке при температуре 100, 200, 300 и 400 °С,

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Влажность покрытия,

Рис. 1.54. Зависимость содержания водорода в металле шва (прямая полярность) от влажности покрытия: 1 — электроды АНО-1 (/,„= 190.205 А, иа = 25.29 В); 2 - электроды АНО-3 (/„= 180.190 А, 47л= 21.25 В)