Способы борьбы с загрязнением металла шва

§ 13. Загрязнение металла шва

В процессе нагрева при сварке молекулы кислорода, азота и водорода, содержащиеся в воздухе, распадаются на атомы и ионы. В атомном состоянии они обладают высокой химической активностью и сравнительно легко образуют химические соединения с элементами, входящими в состав стали. В свою очередь, химические соединения могут растворяться в железе, составляющем основу стали. Способность растворения химического соединения в железе тем выше, чем больше температура нагрева и меньше содержание углерода в стали. Например, закись железа FeO при температуре плавления железа 1539°С растворяется в железе до концентрации 0,21% кислорода, нитриды железа Fe₄N и Fe₂N — до 0,065% азота, атомарного водорода — 0,0008%, сульфида железа FeS — до 0,7% серы, также много растворяется в железе фосфидов Fe₃P, Fe₂P, FeP.

Растворимость этих соединений еще больше при температуре кипения железа, равной 2735°С.

Раскислителями являются либо чистые материалы (С, Al), либо ферросплавы (FeMn, FeSi, FeTi и др.), либо кислые окислы (SiO₂, TiO₂ и др.), а также восстановительные газы (СО, H₂). Тогда закись железа FeO, способная растворяться в железе, переводится в нерастворимое химическое соединение по следующим формулам :

где MeO и FeO o SiO₂ — нерастворимые вещества.

Растворимый сульфид железа FeS в результате реакции FeS+CaO→CaS+FeO заменяется нерастворимым сульфидом кальция CaS, который при малой скорости охлаждения всплывает наверх и переходит в сварочный шлак.

Хорошим флюсом-растворителем, который часто применяется в сварочных материалах, является плавиковый шпат (CaF₂).

Плавиковый шпат также и химически взаимодействует с азотом и водородом, образуя нерастворимые в железе вещества, которые удаляются из сварочной ванны в шлак. Атомный фтор, выделяющийся из фтористого кальция при высокой температуре, соединяется с атомным азотом или с атомным водородом и образует фтористый азот NF или фтористый водород HF, которые не растворяются в железе и легко удаляются из металла шва в шлак (NF) и в виде газа (HF) в атмосферу.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Загрязнение — металл

Во избежание загрязнения сварочного металла непременно нужно зачистить ремонтируемую поверхность. Самыми доступными средствами в полевых условиях являются ручной проволочный круг и портативный пескоструйный аппарат. [16]

Борьба с загрязнениями металла шва производится в процессе образования капель на горце электрода, при переносе капель в сварочную ванну и в самой сварочной ванне в процессе нагрева и охлаждения ее. Применяются физический и химический способы борьбы с загрязнениями металла шва. [18]

Включения представляют собой загрязнения металла огнеупорами, продуктами раскисления и окислами. Пластичные включения, вытягиваясь в направлении прокатки образуют сплошные волосовины, мелкие кристаллические непластичные включения-прерывистые строчки. Основные виды включений в сталях: глинозем, силикаты, стекло, сульфиды, нитриды, окислы или шпинеаи. [19]

Критерием оценки степени загрязнения металла шва азотом и кислородом служит твердость металла шва. При хорошей защите твердость металла шва не превосходит исходной твердости основного металла. [21]

Критерием оценки степени загрязнения металла шва азотом и кислородом является твердость металла шва. При хорошей защите твердость металла шва не превосходит исходной твердости основного металла. [23]

Неметаллические включения представляют собой загрязнение металла . [24]

Мы видим, что загрязнение металла примесью уменьшается с повышением плотности тока и увеличивается при повышении концентрации примеси в растворе. Температура не входит в эту формулу, но она влияет на константу скорости диффузии, хотя и незначительно. Поэтому степень загрязнения металла примесью мало зависит от температуры в этом случае. [25]

Неметаллические включения представляют собой загрязнение металла . [26]

Качество отходов определяется степенью загрязнения металла примесями внедрения, в первую очередь кислородом. Это и положено в основу классификации титановых отходов. [27]

Твердые растворы опасны преимущественно вследствие загрязнения металла . Элементы и соединения, осаживаемые в виде самостоятельных фаз, способствуют выделению водорода межкристаллической коррозии и ухудшают физические свойства осадка. Мышьяк, сурьма и германий в значительной мере восстанавливаются до гидридов, продукты разложения которых выпадают в шлам. [28]

Роквеллу, что указывает на загрязнение металла кислородом. [30]

Источник

Металлургические процессы при сварке

Металлургические процессы при сварке — это процессы взаимодействия жидкого металла с газами и шлаками, которые происходят во время плавки электрода, при переходе капли жидкого металла по дуге, а также в самой ванне.

Рис. 1. Пример загрязнения в металле шва

Особенности сварочных металлургических процессов:

высокая температура нагрева металла;
небольшой объем сварочной ванны;
активное взаимодействие расплавленного металла с окружающей средой и шлаками;
кратковременность процесса.

Из за высокой температуры дуги и сварочной ванны происходит разложение (диссоциация) молекул кислорода, азота, водорода на атомы и ионы. В последствии чего газы в этом состоянии стают очень активными и вступают в химические соединения с металлом шва, ухудшая его пластичность.

Благодаря небольшому объему сварочной ванны, она быстро охлаждается. При этом создаются препятствия очистки металла от неметаллических включений и оксидов, которые не успели выйти на поверхность шва.

Активное взаимодействие расплавленного металла с окружающей средой и шлаками способствует дополнительному насыщению металла шва газами и шлаковыми включениями.

Кратковременность процесса сварки приводит к тому, что химические реакции между расплавленным металлом и шлаком не заканчиваются. Быстрая кристаллизация влияет на структуру и механические качества металла шва. Время от начала расплавления до застывания сварочной ванны составляет несколько секунд. За секунду металл охлаждается от 5 до 50 ℃.

Загрязнение металла шва

Металл шва насищается вредными веществами из окружающего воздуха, влажности, ржавчины, масла, которые входят в состав сварочных материалов, разных химических соединений, которые в свою очередь создаются при взаимодействии расплавленного металла с сварочными материалами.

Способы предотвращения загрязнения металла шва:

просушка сварочных материалов для удаления влажности, кислорода и водорода;
удаление ржавчины, масла и влажности с поверхности сварочных деталей;
создание газовой и шлаковой защиты дуги и сварочного металла;
раскисление — изменение оксида железа на нерастворимые соединения с последующим удалением в шлак (раскислители вводят в сварочную ванну через электродную проволоку, покрытие, флюсы). Раскислителями являются марганец, кремний, титан, алюминий, углерод и другие элементы;
рафинирование — удаление сульфидов, фосфидов, нитридов, водорода при помощи химических реакций и образования новых химических соединений, которые не растворяются в железе, а превращаются в шлак.

Легирование металла шва

Легирование — это процесс, при котором в металл шва вводятся разные элементы (хром, титан, никель, вольфрам, марганец, ванадий, молибден и др.), предоставляя ему необходимые свойства (прочность, вязкость, стойкость к коррозии и др.). Эти элементы могут вводиться в состав электродной проволоки, присадочного металла, электродного покрытия или флюса. Во время сварки легированные элементы частично выгорают и не полностью переходят в шов. Это необходимо учитывать при выборе марки электрода, присадочной проволоки, флюса.

Источник

Способы борьбы с загрязнением металла шва

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла