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 происхо - ходят интенсивные реакции окисления железа, кремния, марганца, углерода и других элементов, входящих в состав стали. Железо окисляется по реакции Fe + О -* FeO, образуя закись железа, которая способна растворяться в железе в значительном количестве (см. гл. IV)- Образующаяся закись железа FeO окисляет находящиеся в растворенном состоянии кремний и марганец, а также углерод, содержащийся в соединении Fe3C. по реакциям:
Мп + FeO -> MnO + Fe Si + 2FeO -> Si02 + 2Fe Fe3C + FeO -> 4Fe + СО (газ)
Окислы MnO и Si02 могут оставаться в мтгалле 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 растворенной закиси железа FeO может приостановиться, а избыток кислорода (в виде закиси железа)
в наплавленном металле поведет к ухудшению его механических свойств. Особенно понижается вязкость металла шва, поэтом} 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 плаімени. Окись углерода СО не узпевает, как правило, химически взаимодействовать с элементами стали ввиду « малого количества.
Водород способен при высоких температурах нагрева растворяться в железе и при охлаждении сварочной ванны вновь выпадать из раствора, поступать в третью зону пламени и сгорать с образованием паров воды. Низкоуглеродистые стали при сварке норм"льным аце - тилено-кислородным пламенем не ухудша*от этих свойств под влиянием газов СО и Н2 в тех случаях, когда скорости охлаждения металла шва низкие.
Большую опасность водород, образующийся в плэмени, представляет при сварке меци, алюминия и некоторых высоколегированных сталей, вызывая «водородную болезнь» (растрескивание) и пористость шва. Для сварки этих металлов требуется соблюдать соответствующие условия (см. гл. XVIII).
При сварке науглероживающим пламенем сварочная ванна контактирует с газами СО, Н2 и уперсдом С2. В этом случае как газ СО, так и твердый углерод С реагируют с железом, образуя карбиды железа по реакции 3Fe + C = = Fe3C и 3Fe + 2СО = Fe3C ■+■ С02, т. е. происходит науглероживание металла шва.
Особенно рекомендуется применять науглероживающее пламя при сварке чугунов.
При газовой сварке зона термического влияния в сварных соединениях распространяется на ширину от 8 (малые толщины листов) до 25 мм в обе стороны от шва.
