Поры в сварных швах

Большинство исследователей, занимающихся вопросами технологии сварки, в той или иной мере изучали процесс порообразования в сварных швах. Значительный вклад в исследование данного процесса сделали А. А. Алов, В. К. Любавский, Г. Д. Никифоров, В. В. Подгаецкий, И. К. Походня, И. И. Фру-мин и др. К настоящему времени накоплен довольно обширный экспериментальный и теоретический материал.

 

Так, достоверно установлено, что в процессе порообразования при сварке сталей основную роль выполняют Н2, N2 и СО, а не высокомолекулярные газы С2Н2, С3Н8 и т. д. Отмечено и изучено влияние отдельных составляющих флюса и металла на образование пор в металле шва. Согласно, увеличение содержания в шлаке К20, Na20 и СаО повышает пористость сварного шва, а введение в шлак FeO, МпО и замена СаО и MgO на Si02 уменьшает её.

Д. М. Рабкиным было показано, что при сварке низкоуглеродистой стали под флюсом АШ на прямой полярности пористость сварного шва выше, чем при сварке на обратной полярности. При сварке на переменном токе величина пористости занимает промежуточное значение между сваркой на прямой и обратной полярностью. Причём если флюс содержит значительное количество МпО, то род тока и его полярность практически не влияют на пористость сварного шва.


Некоторые исследования свидетельствуют о влиянии на процесс порообразования неметаллических включений, находящихся в сварочной ванне, процесса электромагнитного перемешивания металла сварочной ванны, вида сварного соединения и т. д.


Однако многие вопросы, относящиеся к процессу порообразования, и в настоящее время остаются не выясненными или являются спорными. Например, нет единого мнения о роли отдельных газов (N2, Н2, СО) в процессе порообразования, а также о роли и механизме влияния неметаллических включений. Высказываются различные мнения о месте преимущественного образования пор, и с различных позиций объясняется влияние состава флюса и металла на процесс порообразования.


Подобное положение, на наш взгляд, объясняется в основном следующими причинами. Во-первых, сложностью самого процесса, его многофакторностью; во-вторых, ошибочностью представления процесса порообразования одностадийным. По-видимому, процесс порообразования следует разделить на три стадии: 1) образование устойчивого зародыша; 2) рост газового зародыша; 3) удаление газовых пузырьков из сварочной ванны. Наконец, в-третьих, выводы о процессе порообразования в сварном шве чаще всего делаются на основе технологических экспериментов, когда защитные среды и сам металл содержат некоторое количество N2, Н2, 02, неучтённых включений и т. д.


В последнее время появились работы, в которых процесс порообразования рассматривается с позиций физики поверхностных явлений. По-видимому, такой подход, являясь энергетическим, позволит гораздо полнее разобраться в процессе порообразования, особенно на стадиях зарождения пузырька и удаления его из сварочной ванны. При этом появляется возможность рассмотреть влияние различных факторов (пресыщение металла газом, наличие в сварочной ванне межфазных границ, перемешивание металла, образование флуктуаций газа и так далее) на процесс образования пор. Такой метод более правильный, так как на каждой стадии условия и факторы, оказывающие решающее влияние на ход процесса, различные.


Так как образование газовых пузырьков, их рост и удаление во многом зависят от содержания газов в металле, прежде всего нужно обращать нимание на особенности кинетики процессов перехода газов в металл.