Рис. 152. Микроструктура соединения труб из стали 20, сваренных оплавлением с продувкой воздухом при давлении 5 ати (травление в кипящем водном растворе Сг03 в едком натре); Х100

уже приводит к практически одинаковому тепловому эффекту вне зависимости от того, используется ли окислительный газ (воздух) или мало взаимодействующий с металлом азот [451. При сопоставлении результатов этих опытов с данными работы [981 следует учитывать, что при сварке труб диаметром 32 мм скорость истечения газа через зазор при одинаковом его расходе была втрое больше, чем при сварке труб диаметром 108 мм. Понижение интенсивности нагрева при большой скорости газа в зазоре, вероятно связано не только с теплоотдачей, но и с уменьшением длительности существования контактных перемычек, разрушение которых может быть ускорено быстрым потоком газа [921.

При малом расходе воздуха или воздушно-кислородной смеси существенна не только интенсификация нагрева, но и повышение его равномерности в результате равномерного распределения по торцам источников тепла, обусловленных химическим взаимодействием газа с металлом.

Продувка воздухом или воздушно-кислородной смесью в принципе возможна при сварке оплавлением сталей, образующих легкоплавкие окислы (вюстит), удаление которых в жидком состоянии не представляет особых затруднений. Однако, как только создаются условия для значительного охлаждения отдельных участков оплавленных торцов в ходе осадки, на них появляется окисленный феррит (рис. 152), могущий понизить пластичность соединений. С увеличением скорости продуваемого воздуха степень окисления 226

металла в стыке растет и в соединении появляются обособленные окисные включения, вкрапленные в окисленный феррит. При этом ударная вязкость соединения составляет 3,7 кГм/см* при ударной вязкости стыков, сваренных без следов окисления, в среднем, 11,0 кГм/см2.

Как правило, при сварке оплавлением стальных деталей небольшого сечения, а также листов и тонкостенных труб удается получить соединения, свободные от дефектов, связанных с окислением, и без применения специальной защиты за счет рационального технологического режима. С увеличением сечения деталей, а при сварке труб — с повышением толщины их стенки осуществление таких режимов затрудняется особенно при сварке легированных сталей, и приходится прибегать к защите. Если защитный газ служит только для предупреждения окисления, его расход невелик. При малом расходе и длительном пребывании газа в контакте с горячим металлом (сварка оплавлением деталей большого сечения и в том числе толстостенных труб продолжается десятки, а иногда и сотни секунд) в нем успевают достаточно полно пройти химические процессы и газ приближается к термодинамическому равновесию.

Процессы взаимодействия нагретого металла с горячими газами также идут намного интенсивнее, чем при подаче большого количества практически холодного газа, как, например, при сварке оплавлением с продувкой. Значительно более высокая температура металла при сварке оплавлением по сравнению с его температурой в случае сварки в твердом состоянии (сопротивлением или с нагревом т. в. ч.) также способствует интенсификации взаимодействия защитного газа с металлом в зоне сварки. В частности, при защите природным газом, малоэффективным при сварке без оплавления, когда требуется добавка ацетилена, в случае сварки оплавлением уже возможно науглероживание стали.

При сварке толстостенных труб из перлитных сталей защитную среду можно создать, помещая в свариваемые трубы вблизи от их торцов специальные прессованные брикеты или тампоны, смоченные бензином или обезвоженным спиртом. В частности, хорошими защитными свойствами обладают продукты, выделяемые брикетами следующего состава: древесный уголь— 100 вес. ч., нашатырь — 30 вес. ч. и плавиковый шпат — 9 вес. ч. [361. При сжигании древесного угля с ограниченным поступлением воздуха выделяется много СО и Н2, а также некоторое количество газов-окислителей. Нашатырь при температуре выше 350° С возгоняется и диссоциирует на НС1 и аммиак, который при дальнейшем нагреве распадается на азот и водород. Плавиковый шпат при нагреве брикета не выделяет газов, но служит связующим,, уменьшающим опасность рассыпания брикета. Состав газа при оплавлении труб из стали 20ХЗМ.ВФ размером 172 х25 мм с такими брикетами приведен в табл. 33 [36]. 15*227