Применимость защитной атмосферы такого типа при сварке высоколегированных сталей, к которым могут предъявляться специальные требования, в частности по коррозионной стойкости, должна экспериментально проверяться в каждом отдельном случае.

Таким образом, защитная среда при сварке без оплавления должна быть восстановительной и не должна оказывать вредного действия на свариваемый металл. При сварке низкоуглеродистой и низколегированной стали надежные результаты дает восстановительно-науглероживающая среда, науглероживающее действие которой должно быть тем меньше, чем больше продолжительность взаимодействия с ней Нагретого металла. Опыт сварки давлением без оплавления с газовой защитой пока ограничен, и дальнейшие исследования в данной области могут внести существенное уточнение в этот перспективный технологический процесс.

§ 4. СВАРКА ОПЛАВЛЕНИЕМ В ЗАЩИТНОЙ СРЕДЕ

При сварке оплавлением подача газа в зону соединения может преследовать две цели: защиту оплавляемых поверхностей от окисления, а в более общем случае и от взаимодействия с азотом воздуха, или, как это иногда применяется при сварке встык труб, удаление из зазора между оплавляемыми торцами частиц металла для уменьшения внутреннего грата и соответственно увеличения проходного отверстия в стыке. Естественно, что и во втором случае используемый газ должен обладать защитными свойствами.

Если газ применяется только для защиты, его расход обычно невелик и зависит от условий надежного вытеснения воздуха из зоны соединения. При этом газ, омывающий нагреваемые поверхности с небольшой скоростью, не отбирает от них заметного количества тепла; охлаждающим действием такого потока газа можно пренебречь. Иначе обстоит дело при использовании газа для борьбы с гратом. Скорость газового потока в зазоре между оплавляемыми торцами должна значительно превышать скорость частиц металла, приобретаемую ими при взрыве перемычек (см. §2, гл. V) и достигающую 60 м/сек. При такой скорости частиц металла для эффективного выбрасывания основной их массы из зазора скорость газа, по-видимому, должна превышать 100—150 м/сек. В результате этого расход газа очень велик (например, при сварке с продувкой при оплавлении труб диаметром 32—38 мм он достигает 200—250 л/мин) и газовый поток уносит большое количество тепла, что необходимо учитывать при установлении режимов сварки.

Рассмотрим сварку оплавлением с газовой защитой сталей сначала с использованием газа только для защиты. Если не стремиться к предупреждению окисления в процессе сварки, а добиваться только конечного результата — получения соединения, 224

01020 01020 010 20 ton„.ceK

Рис. 150. Зависимость температуры металла в зоне стыка от времени оплавления при сварке труб размером 108Х5лш с различным расходом воздуха или воздушно-кислородной смеси:

/ — без подачи газовой смеси; 2—с подачей воздуха; 3. 4 и 5—с подачей смеси, содержащей 30; 45 и 70% кислорода

свободного от окислов, то в отдельных случаях можно использовать разработанный В. К. Лебедевым и С. П. Кучуком-Яценко способ сварки с подачей в зазор между оплавляемыми торцами сжатого воздуха или воздушно-кислородной смеси [98]. При ограниченном объеме газа даже продувка воздухом, не обогащенным кислородом, ускоряет нагрев оплавляемых деталей за счет интен-"сификации экзотермических окислительных реакций.

Так, при оплавлении труб размером 108 х5 мм из низкоуглеродистой стали с подачей до 1,25 л/сек газа температура вблизи оплавляемой поверхности в случае продувки воздухом была приблизительно на 50°, а при продувке смесью, содержащей 70% 02, почти на 120° выше, чем при оплавлении без продувки (рис. 150). При расходе газа 2,3 л/сек интенсификация нагрева становилась менее заметной. Дальнейшее увеличение расхода воздуха, в частности при попытке использовать его для борьбы с гратом, ведет к потере тепла большей, чем его выигрыш в результате интенсификации реакции окисления, и продувка воздухом в этих условиях не ускоряет нагрев, а, наоборот, его замедляет (рис. 151).

При оплавлении труб диаметром 32 мм подача газа с расходом 4 л/сек

12 t„.

Рис. 151. Зависимость температуры в зоне стыка от времени оплавления при сварке труб размером 32Х 6 мм:

1—без подачи газа; 2—с продувкой воздухом и 3 — с продувкой азотом