Металлургические процессы при сварке в среде активных газов

Наиболее характерным активным защитным газом является СО₂, который обладает высокой окислительной способностью. СО₂ диссоциирует потребляя 20…25% энергии дуги

СО₂ = СО + 1\2 О₂ – Q. (19)

Диссоциация углекислого газа приводит к большей рассредоточенности теплового потока дуги по сравнению с аргонодуговой сваркой.

Окисление железа в выокотемпературной зоне 1 проходит двумя путями: окисление непосредственно углекислым газом и кислородом, образующимся в процессе диссоциации

CO₂ + [Fe] = [FeO] + CO; (20)

O₂ + 2[Fe] = 2[FeO]. (21)

Кислород, находящийся в сварочной ванне в виде закиси железа при понижении температуры расплава взаимодействует с элементами находящимися в нем образуя шлаки и газы

[FeO] + [C, Si, Mn, H и др.] = [Fe] + (SiO₂, MnO и др.) + {CO, H и др.} (22).

Одной из основных причин образования пор является реакция выгорания углерода при взаимодействии его с углекислым газом, который можно представить суммарной реакцией

CO₂ = CO + 1\2 O₂; (23)

1\2 O₂ + Fe = (FeO) – [FeO]; (24)

[FeO] + [C] = CO + [Fe]; (25)

CO₂ + [C] = 2CO . (26).

Образование пор возможно также за счет Н₂ из-за наличия влаги в составе СО₂, ржавчины на поверхности металла и чрезмерного количества серы в основном металле.

В целях подавления порообразования в расплав ванны через сварочную проволоку вводят элементы-раскислители (в основном кремний и марганец).

Наиболее распространенными электродными проволоками для сварки малоуглеродистых, низко и среднелегированных сталей является Св-10ГС, Св-18ХГСА, Св-18ХМА и др. А для получения качественных швов при сварке сталей типа 18-8, не склонной к межкристаллитной коррозии в сварочную проволоку вводят до 1, 8% ниобия до 1% алюминия и другие компоненты (Св-08Х20Н9С2БТЮ).

Состав металла шва зависит также от рода защитного газа (Ar + O₂; Ar +CO₂; CO₂; CO₂ + O₂). Кислород, введённый в защитный газ окисляет водород, кремний, серу и фосфор. Это приводит к повышению стойкости швов против образования горячих трещин.

Недостатками применения активных газов является потеря титана, снижение коррозионной стойкости и образование на поверхности шва трудноудалимой окисной пленки.