Согласно [155], радиус пузырька, не деформируемого при всплытии, г = (324т)м ам-г/рмЯ2)1/в, где ам__г — поверхностное натяжение расплава.

В стали форма поднимающихся пузырьков будет сферической, если их радиус меньше 0,1 • 10~3 м. Пузырьки большего размера должны деформироваться при подъеме, причем деформация их будет значительной, если г» Ком-г/рм§.

Поскольку в сварном шве обнаруживаются поры диаметром

(2—3) • 10—Зм, в процессе их перемещения возможна деформация пузырьков. Поэтому для описания движения крупных пузырьков в сварочной ванне, очевидно, следует пользоваться формулой Маленкова [132]:

+ ёг„(1У.44)

где гэ — радиус, эквивалентный радиусу сферического пузырька.

Формула (1У.44) справедлива для случая турбулентного всплытия пузырька эллипсоидной или грибовидной формы, что подтверждается и экспериментами [23]. Сравнение значений скорости подъема пузырька, определенных по формулам (1У.41) — (IV.44), свидетельствует о том, что деформация пузырька приводит к снижению скорости его подъема, а значит, повышает вероятность застревания пузырька в металле шва.

На скорость движения газового пузырька оказывают влияние поверхностно-активные элементы, присутствующие в расплаве, а также скорость движения других пузырьков. При наличии в расплаве поверхностно-активных элементов скорость подъема пузырька [269]:

где уСт — скорость подъема пузырька, рассчитанная по формуле (1У.41);

Г — адсорбция поверхностно-активного вещества; Б — коэффициент молекулярной диффузии; с — концентрация поверхностно-активного вещества.

Поскольку г1Р ^ т)м, вязкостью газа можно пренебречь. Тогда выражение (1У.45) примет вид

Из анализа формул (IV.46) и (1У.47) видно, что при отсутствии в расплаве поверхностно-активных элементов или при очень не большом их содержании (С-0) выражение (IV.47) переходит в формулу (IV.43).

Если содержание поверхностно-активных веществ в расплаве достаточно вели-

ко, то скорость подъема мелких пузырь- Рис 5, распределение ков должна хорошо описываться форму- поверхностно-активных лой Стокса. Это связано с тем, что при компонентов на поверх-значительном содержании в жидкости ности всплывающего поверхностно-активных элементов за счет пУзыРька-адсорбции их на поверхность пузырек — жидкость могут образоваться пленки, которые будут иметь значительную толщину и высокую прочность. Появление этих пленок приводит к тому, что пузырьки начинают двигаться аналогично твердым шарикам, движение которых в жидкости описывается формулой (IV.41).

При движении газового пузырька адсорбированные на его поверхности поверхностно-активные вещества будут неравномерно распределены на границе пузырек — расплав. В лобовой части пузырька содержание поверхностно-активных элементов будет меньше, чем в кормовой. Распределение поверхностно-активного компонента на поверхности пузырька в зависимости от угла 0а (рис. 51) описывается [155] следующим уравнением:

С1 = ДСср V ШГ '+С05е* ^0а) (ту.48)

где ДСср — перепад концентрации компонента в диффузионном слое; V — скорость подъема пузырька.

Как видно из уравнения (Р/.48), с повышением скорости подъема пузырька неравномерность в распределении поверхностно-активных элементов на поверхности газового пузырька увеличивается и может достигать значительных величин. По данным [155], при всплывании пузырька аргона на его корме могут создаваться 20—30-кратные пересыщения по 1\12 и Б и 3—5-кратные пересыщения по 02. Это может ускорить протекание реакций и способствовать образованию сульфидов, нитридов и оксидов. Таким образом, по-видимому, не только наличие неметаллических включений влияет на процесс порообразования (см. гл. III), но и наличие пузырька в металле свароч-