Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 4. Окисление металла при сварке

Защита расплавленного металла покрытиями, флюсами и газами для предотвращения окисления при сварке не всегда достигает цели, и содержание кислорода в наплавленном металле обычно выше, чем в основном и присадочном металле (табл. 5).
Химический состав (%) осовного, присадочного и наплавленного металла

Результатом окисления стали при сварке является растворение кислорода в железе, образование окислов железа (FeO, Fe304, Fe203) и окислов других химических элементов. Закись железа FeO, так же как кислород, растворяется в железе. Остальные окислы практически не растворяются в железе и на его свойства оказывают незначительное влияние.

Источниками окисления металла при сварке преимущественно являются газы и шлаки, в меньшей степени — поверхностные окислы (окалина, ржавчина).

Окисление металла газами. Газовая среда, являющаяся источником окисления, может быть различной и зависит от применяемого способа сварки.

Окисление металла газами происходит в дуговом промежутке (в процессе переноса капель электродного металла в сварочную ванну) и в сварочной ванне. При этом окисляются (выгорают) химические элементы, содержащиеся в электродном и основном металле. При сварке стали в первую очередь окисляется железо, другие элементы окисляются с .различной интенсивностью.

Чем больше степень сродства химического элемента с кислородом, тем быстрее идет окисление элемента. Ниже перечислены некоторые химические элементы, содержащиеся в сталях, начиная с элемента с наибольшей степенью сродства с кислородом и кончая элементом с наименьшей ее величиной: Al, Ti, Si, Mn, Cr, Fe, Ni, C, Cu.

Кроме окисления газами, окружающими дуговой промежуток и сварочную ванну, при сварке покрытыми электродами капли электродного металла могут окисляться кислородом воздуха при случайном увеличении длины дуги.

Реакции окисления железа при дуговой сварке следующие:

2Fe+ 02 = 2 FeO;

Fe+ СО 2 = FeO+ СО;

Fe+ СО = FeO+ С;

Fe+ Н20= FeO+ Н2.

Марганец и кремний, имеющие высокую степень сродства с кислородом, сильно выгорают при дуговой сварке. Выгорание углерода может идти по реакциям:

Fe3C+ 1/202 = 3Fe+ СО;

Fe3C+ 02 = 3Fe+ С02.

Окисление металла шлаками. Некоторые шлаки вызывают и окисление металла. Одним из таких шлаков является закись железа FeO. При наличии в покрытии или во флюсе окислов железа часть закиси железа при определенных условиях будет растворяться в металле шва, обогащая его кислородом.

Окисление металла окислами на свариваемых поверхностях.

На поверхности основного металла (стали) обычно находятся ржавчина и окалина. При нагреве ржавчины присутствующая в ней влага испаряется, содержащийся в ней кислород повышает окислительную способность газовой среды. Окалина при плавлении металла переходит в закись железа с выделением кислорода:

Выделяющиеся закись железа FeO и кислород окисляют металл шва.

вверх страницы