№40 Металлургические процессы при газовой сварке

Металлургические процессы при газовой сварке.

В отличие от дуговой газовая сварка происходит с более низкими скоростями нагрева и охлаждения металла шва и сварного соединения, что способствует слиянию мелких зерен в крупные и более длительному протеканию химических реакций в сварочной ванне и между расплавленным металлом и газами сварочного пламени.

При избытке в пламени кислорода происходят интенсивные реакции окисления железа, кремния, марганца, углерода и других элементов, входящих в состав стали. Железо окисляется по реакции Fe + ¹/₂О₂ FeO, образуя низший оксид (закись) железа, который способен растворяться в железе в значительном количестве. Образующийся низший оксид железа FeO окисляет находящиеся в растворенном состоянии кремний и марганец, а также углерод, содержащийся в соединении Fe₃C, по реакциям: Mn + FeO MnO + Fe; Si + 2FeO SiО₂ + 2Fe; Fe₃C + FeO 4Fe + СО(газ).

Оксиды MnO, SiО₂ могут оставаться в металле шва при его охлаждении или в лучшем случае всплывать наверх и переходить в сварочный шлак.

При уменьшении в сварочной ванне кремния, марганца и углерода удаление растворенного оксида железа FeO может приостановиться, а избыток кислорода (в виде низшего оксида железа) в наплавленном металле поведет к ухудшению его механических свойств. Особенно

понижается вязкость металла шва, поэтому соединения, выполненные газовым пламенем с избытком кислорода, не могут работать длительное время на циклическую нагрузку. Другим недостатком применения окислительного пламени является разбрызгивание металла при сварке из-за выхода из сварочной ванны образовавшегося газа СО по реакции, рассмотренной выше.

При сварке нормальным пламенем сварочная ванна и присадочный металл контактируют с газами СО и Н₂, образующимися во второй зоне пламени. Оксид углерода СО не успевает химически взаимодействовать с элементами стали ввиду ее малого количества.

Низкоуглеродистые стали при сварке нормальным ацетилено-кислородным пламенем не ухудшают механических свойств под влиянием газов СО и Н₂ в тех случаях, когда скорости охлаждения металла шва низкие.

Большую опасность водород, образующийся в пламени, представляет при сварке меди, алюминия и некоторых высоколегированных сталей, вызывая «водородную болезнь» (растрескивание) и пористость шва. Для сварки этих металлов требуется соблюдать соответствующие условия.

При сварке науглероживающим пламенем сварочная ванна контактирует с газами СО, Н₂ и углеродом С. В этом случае как газ СО, гак и твердый углерод С реагируют с железом, образуя карбиды железа по реакции 3Fe + С = Fe₃C и 3Fe + 2СО = Fe₃C + СО₂, т. е. происходит науглероживание металла шва.

Особенно рекомендуется применять науглероживающее пламя при сварке чугунов.

При газовой сварке околошовный металл изменяет свою микроструктуру на ширине от 8 до 25мм в обе стороны от шва.