СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОННОСТИ МЕТАЛЛА ШВ К ВОДОРОДНОЙ ПОРИСТОСТИ Советский патент 1974 года по МПК B23K31/12 

1

Известна «тепловая проба, позволяющая выявить склонность основного материала к образованию пор при нагреве, но она не применима для металла шва.

Изобретение предусматривает новые критерии оценки склонности металла шва к водородной пористости в процессе сварки и заключается в следуюш.ем. Производят сварку серии образцов в среде заш,иш,енного газа, содержащего различные известные количества водорода, затем путем рентгенопросвечивания и металло-графическйх исследований металла швов устанавливают то минимальное содержание водорода, которое приводит к появлению пористости. За критерий склонности квадратной пористости принимают значение корня квадратного из этой минимальной концентрации водорода, вместо водорода можно использовать и другие водородсодержащие вещества.

На чертеже показана кривая растворимости водорода в сплаве в зависимости от температуры, где -исходное содержание водорода в

шве;

- критическое (предельное) содержание растворенного водорода в металле шва, вызывающее появление пористости;

- критерий склонности металла шва к водородной пористости в процессе сварки, запас «технологической противопористости. Запас «технологической противопористости равен

(1)

..

Исходное содержание водорода в шве зависит от содержания водорода в основном .металле , В лрисадочной проволоке и от долей их участия в образовании металла ш-ва (соответственно «i и az)

Н. а, -f а,

Значение критической концентрации Н,ф определяется родом материала и в некоторой степени режимами сварки.

Чем больше значение , тем менее чувствителен сплав к образованию водородной пористости.

Определение газовым анализом величин и долей участия xi и «2 довольно сложно.

При сварке в среде защитных газов, содержащих водород, уравнение материального баланса по водороду для предельного случая;

(возникновения рассеянной пористости) можно записать

МеНкр + {МеН,,) +

+ ,... :(2)

В левой части уравнения - общее содержание водорода в сварном шве: МеН - в виде гидридов, - в жидком растворе. {MeHo-j- H o}-аналогично, для исходного содержания водорода в шве; - количество водорода, поступаюш,его из окисной пленки, атмосферы и др. («Технологический водород); - количество водорода поступаюш;его из газовой заш,итной среды, содержаш,ей водород.

По закону Сивертса количество равновесного растворенного водорода прямо пропорционально корню квадратному из парциального давления водорода

1Н КУРи.(3)

При сварке нет постоянства температур, неизвестно также достигается ли равновесие между газовой и л идкой фазами. Однако, если сварку производить па принятых постоянных режимах, обеспечивающих стабильные размеры сварочной ванны и постоянное время пребывания металла шва в жидком состоянии, можно принять, что доля поглощения водорода щвом при постоянном его содержании в смеси, будет постоянной. Тогда при общем давлении смеси в дуге, равном 1 атм,

IHJr.. ,-Кг-/ U - f КЩ, (4)

где УНд - содержание водорода в защитном газе, % об.

После подстановки в выражения 4, 1 и преобразования выражения 2 получим

yviil - + (МеН - МеН,} - HjnoB Нп - обеспечении постоянства величины поступления «технологического водорода между критерием «технологической противопористости и значением корня квадратного содержания водорода в защитной газовой среде наблюдается линейная зависимость. Поэтому величину использовать в качестве нового критерия количественной оценки склонности металла шва к водородной пористости в процессе сварки.

Для определения показателя «технологической противопористости в водородной щкале Пн- У КНг производят сварку серии образцов в среде защитного газа с различными известными концентрациями водорода. При этом режимы сварки (ток, напряжение на дуге, скорость сварки, общий расход защитной газовой

смеси, толщина свариваемого материала

и т. д.) сохраняются постоянными в процессе

выполнения всех экспериментов.

В результате последующего .рентгенопросвечивания или металлографических исследований металла швов образцов устанавливают то минимальное количество водорода, которое вызывает появление пор в металле щва. Показатель «технологической противопористости Пн° вычисляют извлечением корня квадратного из этого значения.

В качестве показателя «технологической противопористости можно использовать самую минимальную концентрацию водорода

или какого-либо водородсодержащего вещества (шкала по этому веществу).

Предмет изобретения

1. Способ оценки склонности металла шва к водородной пористости путем рентгенопросвечивания и металлографического исследования, при котором производят сверку серии образцов в среде защитного газа, отличающ и и с я тем, что, с целью получения ее качественной оценки, используют защитный газ, содержащий различные известные количества водорода или водородсодержащего вещества, и по результатам металлографического анализа и рентгенопросвечивания устанавливают то минимальное содержание водорода или водородсодержащего вещества, которое приводит к появлению пористости.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что за критерий склонности к водородной пористости принимают наименьщее содержание водорода и водородсодержащего вещества.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что за критерий склонности к водородной

пористости принимают значение корня квадратного из наименьшего содержания водорода в защитном газе, вызывающего появление нор.

fH