2. Окисление металлов при сварке и пайке

При сварке плавлением и пайке практически всегда наблюдается окисление металла шва. Однако одновременно происходит раскисление, а также удаление продуктов этой реакции в шлак. Поэтому трудно установить интенсивность окисления как на отдельных этапах процесса, так и общую. Особенно трудно это сделать в тех случаях, когда при окислении возникают нерастворимые в металле окислы, в подавляющем количестве переходящие в шлак.

Даже при автоматической дуговой сварке под флюсом конечная концентрация кислорода в металле шва повышается в несколько раз по сравнении с исходным его содержанием в присадочной проволоке и основном металле (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Содержание кислорода при сварке

Материал и вид сварки	Марка	Содержание О2, %		Содержание Mn, %	Содержание Si, %
1	2	3		4	5
Листовая сталь	Сталь 20	0,0033		0,5	0,2
Проволока	Сталь 20	0,0173		0,54	0,02
Металл шва: дуговая сварка	Голый электрод	0,3043		0,09	0,014
Металл шва: дуговая сварка	Электрод с меловым покрытием	0,233	0,16
Металл шва: Дуговая сварка	Покрытый электрод ОММ5	0,0521	1,12			0,09
-"-	Покрытый электрод УОНИ13/55	0,02	0,74			0,23
Дуговая автоматическая сварка под флюсом	Покрытый электрод ОСЦ-45	0,0335	0,77			0,18

Общее окисление металла значительно больше, т.к. одновременно происходит раскисление, что подтверждает высокое содержание Si и Mn в металле шва. Окисляют при сварке и пайке окружающие металл газы, шлаки и ранее образовавшиеся поверхностные оксидные пленки.

2.1. Окисление газами

Газовая среда, которая окружает расплавленный металл при сварке либо создается специально (Ar, He, CО₂ и др.), либо образуется в процессе сварки за счет диссоциации или сгорания компонентов покрытий электродов и флюсов, либо при сгорании горючих газов в кислороде.

В покрытиях электродов и во флюсах, а также в газах может присутствовать гигроскопическая и связанная влага. Присутствует гигроскопическая влага также и на поверхности присадочной проволоки. Иногда порошки флюсов замешивают на воде и применяют в виде кашицы. При сварке влага испаряется, повышая содержание водяных паров в зоне, окружающей расплавленный металл.

С точки зрения окислительной способности газовые среды можно подразделить на 3 группы:

1. Первая группа: Н₂, Не, Аr, N₂. В этих газах свободный или связанный (пары воды) кислород является примесью, количество которой стремятся понизить до технически возможных пределов (например осушением). Однако по экономическим соображениям допускается некоторое наличие кислорода (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Содержание кислорода в Ar по ГОСТ 10157-79

Сорт	Содержание О2, %	Содержание Н2О, %
Высший	0,0007	0,007
Первый	0,002	0,01

В Не по ТУ51-689-75

Марка	Содержание О2, %	Содержание Н2О, %
А	0,0001	0,0005
Б	0,001	0,002
В	0.001	0.002

В СО₂ по ГОСТ 9010-85

Сорт	Содержание Н2О, %
Высший	0,037
Первый	0,184

2. К второй группе относятся газы, которые образуются в самом процессе сварки в результате диссоциации компонентов покрытия электродов, флюсов или горения газов. В зависимости от типа исходных сварочных материалов (тип электродов, марка флюса) состав газовой среды может изменяться в широких пределах. При сварке электродами, покрытие которых содержит компоненты органического происхождения (крахмал, целлюлоза), в состав газов входит много водорода. Если же в покрытии органических компонентов нет, то обычно велико содержание углекислых солей. Поэтому в газах много окиси и двуокиси углерода (табл. 2.3).

Таблица 2.3