чений. Высказываются различные мнения о месте преимущественного образования пор, и с различных позиций объясняется влияние состава флюса и металла на процесс порообразования.

Подобное положение, на наш взгляд, объясняется в основном следующими причинами. Во-первых, сложностью самого процесса, его многофакторностью; во-вторых, ошибочностью представления процесса порообразования одностадийным. По-видимому, процесс порообразования следует разделить на три стадии: 1) образование устойчивого зародыша; 2) рост газового зародыша; 3) удаление газовых пузырьков из сварочной ванны. Наконец, в-третьих, выводы о процессе порообразования в сварном шве чаще всего делаются на основе технологических экспериментов, когда защитные среды и сам металл содержат некоторое количество 1М2, Н2, 02, неучтенных включений и т. д.

В последнее время появились работы, в которых процесс порообразования рассматривается с позиций физики поверхностных явлений. По-видимому, такой подход, являясь энергетическим, позволит гораздо полнее разобраться в процессе порообразования, особенно на стадиях зарождения пузырька и удаления его из сварочной ванны. При этом появляется возможность рассмотреть влияние различных факторов (пересыщение металла газом, наличие в сварочной ванне межфазных границ, перемешивание металла, образование флуктуации газа и так далее) на процесс образования пор. Такой метод более правильный, так как на каждой стадии условия и факторы, оказывающие решающее влияние на ход процесса, различные.

Так как образование газовых пузырьков, их рост и удаление во многом зависят от содержания газов в металле, прежде всего рассмотрим особенности кинетики процессов перехода газов в металл.

1. Взаимодействие металлов с газами

Поскольку образование пор в сварных швах во многом определяется содержанием газов в металле, изучение вопросов распределения газов между металлом и газовой средой дает возможность проектировать научно обоснованные технологические процессы и разрабатывать мероприятия по снижению пористости сварных швов.

Как отмечалось, в процессах порообразования основную роль играют Н2, 1М2 и СО. Так как СО образуется в объеме металла в результате взаимодействия С с кислородом или окси-

дами, ограничимся рассмотрением особенностей перехода из атмосферы в металл и обратно лишь азота и водорода.

Известно, что взаимодействие газов с металлами представляет собой комплекс физических и химических процессов. Это и перенос вещества в контактирующих фазах, и процессы адсорбции и десорбции, и реакции перехода вещества через граничные поверхности, и химические превращения на поверхностях перехода.

Для сварочных процессов в зависимости от применяемого способа защиты характерными являются системы двух видов, металл — газ, когда газ непосредственно контактирует с металлом, и металл — шлак — газ, когда газ прежде, чем поступить в металл, должен пройти через слой расплавленного шлака.

Рассмотрим вначале процесс непосредственного взаимодействия металла с газом.

В этом случае взаимодействие 1Ч2 и Н2 с металлом состоит из ряда последовательных этапов: массопереноса в газовой фазе (внешне — диффузионный этап); фазового перехода, состоящего из процессов диссоциации молекул или молизации атомов, хемосорбции атомов или их десорбции, химических превращений на поверхности расплава, перехода атомов или молекул в граничные слои контактирующих фаз и так далее; внутреннего массопереноса в расплаве.

Для описания процессов взаимодействия газов с жидкостью в настоящее время применяют три модели массопередачи: двухнленочную теорию, теорию пограничного диффузионного слоя и теорию обновления поверхности. Схемы распределения концентраций поглощаемого компонента на межфазной границе для каждой из моделей представлены на рис. 39.

Согласно двухпленочной теории, перенос вещества из одной фазы в другую происходит следующим образом. При наличии в газовой фазе вещества с концентрацией Р переход его в жидкую фазу, где его концентрация С, будет происходить при наличии разности между рабочими (Р и С) и равновесными (Рр и Ср) для данных условий концентрациями. В этом случае скорости массопередачи

Ур=Р?(Р_Рр)=_^(р_рр)5;

^ж = Рж(Ср-С)=-^-(Ср-С)5,

где рм — коэффициент массопередачи; О — коэффициент диффузии поглощаемого компонента; б — толщина пограничной пленки; г, ж — индексы, обозначающие соответственно газовую и жидкую фазу.