Рис. 2.47. Схема плавления электрода: а - обратная полярность; б - прямая полярность; / -электрод; 2- капля; За — анодное пятно; 36- катодное пятно (заштрихована область перемещения катодного пятна по проволоке)" 4- столб луги (штриховыми линиями показаны положения столба дуги в отдельные моменты, когда катодное пятно находится на капле)' 5- ванна-стрелками указано направление потока газов

повышается, а в нержавеющей — снижается. Повышение содержания азота, наблюдаемое с ростом тока в каплях малоуглеродистой стали, может быть связано с увеличением его растворимости, вызванным повышением температуры капель. При дальнейшем увеличении тока (400 А и более) достигается температура капель, при которой растворимость азота начинает снижаться вследствие интенсивного испарения капель. При этих токах в каплях содержание азота уменьшается,

Массоваядоля[1ч],%_1 Рис 2.48. Зависимость растворимости азота от температуры: / — сталь 0X18119, расчет по данным работы [3]; 2— железо, по данным работы [7]; 3 — экстраполяция до ГкИП железа; заштрихованные области соответствуют температурам капель, измеренным при сварке на прямой полярности в атмосфере Не + N1 проволоками Св-0Х18Н9 и Св-08А диаметром 2 мм в диапазоне токов 100.500 А (сталь ОХ18Н9) и 100.,400 А (малоуглеродистая сталь)

1800 2200 2600 3000 Г, К

Повышение силы тока при сварке стали 0Х18Н9 приводит к увеличению температуры капель и снижению растворимости в ннх азота. Этим в значительной степени объясняется снижение содержания азота в каплях из стали 0Х18Н9 с увеличением тока на прямой полярности.

Выполненные исследования и расчеты позволяют сделать следующие выводы.

1.Внедрение (вбивание) ионов азота в металл на электрических режимах, характерных для дуговой сварки, незначительно.

2.Повышенные содержания азота, наблюдаемые в каплях при сварке в защитных газах на прямой полярности, объясняются особенностями поведения катодного пятна, благоприятными условиями для контакта капель с газами, находящимися в активной атомарной форме. Парциальное давление атомарных газов у межфазной границы газ—металл в основном определяет содержание газов (водород, азот) в металле.

3.Значительную роль играет температура капель в связи с ее влиянием на растворимость газов в металлах и сплавах.

2.9. Влияние кислорода

на абсорбцию азота металлом

Дуговая сварка выполняется на воздухе. Даже при совершенной защите флюсом, покрытием или потоком газа определенное количество воздуха все же попадает в атмосферу дуги. При сварке на воздухе или в смесях азота с кислородом или кислородсодержащими газами насыщение малоуглеродистой стали азотом и склонность к пористости выше, чем при сварке в смесях азота с инертными газами или в чистом азоте при эквивалентных количествах азота. Многие исследователи связывают повышенную абсорбцию азота в окислительной атмосфере с образованием N0. Условия образования оксида азота в дуге оказывают большое влияние на процесс абсорбции азота металлом. Образование N0 изучено при горении и взрывах в воздухе. Реакция происходит по «цепному» механизму [93]:

0+ N2 з=* N0 + N.(2.73)

N + О ^ N0 + О.(2.74)

Кинетика реакции описывается уравнением [94]:

~цСК0 = КЛ2[{СиоУ-С2Д(2.75)