Пористость при сварке

.

Трещины не являются единственно возможными дефектами при сварке. В значительной степени свариваемость металла определяется его склонностью к образованию пористости, которая зависит от концентрации газа в сварочной ванне, растворимости его в твердом и жидком металлах при температурах кристаллизации, скорости кристаллизации металла, коэффициента диффузии газа в твердом и жидком металлах.

Газовыделение связано с химическими реакциями в расплавленном металле. Кроме того, выделение газа из расплавленного металла может происходить, когда растворимость его уменьшается по мере понижения температуры металла.

Примером химических реакций может служить образование оксида углерода СО, в результате реакции: [С] + [СО] = СОТ. Из-за нерастворимости в железе СО в процессе реакции выделяется в виде пузырьков.

На рис. 4.14 приведена зависимость растворимости водорода и азота в железе от температуры последнего. Наблюдаемое снижение растворимости газов по мере охлаждения сварочной ванны также является причиной образования пористости.

Для возникновения газового пузырька необходимо, чтобы давление газа в нем (р_г) было больше следующей суммы давлений:

где р_вн — внешнее давление газовой фазы (обычно равно 98 ГПа); у_м и у_ш — плотность жидкого металла и шлака; h_M и Н_ш — высота слоя металла и шлака над зоной, где должен образовываться пузырек газа (при сварке в защитных газа, в вакууме у_ш и h_m отсутствуют); а — поверхностное натяжение на границе металл — выделяющийся газ; г — радиус выделяющегося пузырька.

Влияние у_Mh_M и у_шН_ш по сравнению с отношением 2а/г невелико и их можно не учитывать.

На готовых поверхностях раздела фаз (фронт раздела между жидким и твердым металлом, поверхность раздела между шлаковым включением и жидкой фазой) а —> 0, поэтому здесь вероятность зарождения пор больше. При сварке в камерах с инертной атмосферой выделение газовых пузырьков можно подавить в результате повышения давления газа (р_вн) в камере.

Улучшение исходной чистоты металла и его защиты при сварке, тщательная зачистка поверхности деталей и проволоки перед сваркой, применение сварочных материалов с соответствующим составом раскислителей, правильный выбор конструктором метода сварки и марки материала позволяют исключить образование пористости в шве.