Поверхностные газовые поры при сварке FCAW


 


В: Я занимаюсь сваркой порошковой газозащитной проволокой (E71T-1M по классификации AWS). Я заметил, что время от времени на поверхности шва появляются изогнутые линии или царапины. Что это такое и из-за чего появляется?

О: небольшие канавки, которые иногда появляются на поверхности швов после сварки порошковой проволокой (FCAW) — это поверхностные газовые поры. Они образовываются из-за избыточного содержания растворенных в металле газов. Хотя обычно эти газы улетучиваются из расплавленного металла до того, как он застынет, некоторой их части на это может не хватить времени. Поэтому остающиеся включения газа могут оказаться заперты затвердевшим шлаком и оставить отпечатки или поры на поверхности шва. У них также есть неформальные названия «червоточины» или «каракули». Поверхностные газовые поры считаются скорее косметическим недостатком, а не дефектом сварки.

 

Вероятность появления поверхностных пор увеличивается при использовании электродов, которые образуют небольшую сварочную ванну и имеют быстрозастывающий шлак. Поэтому электроды небольшого диаметра для сварки в любых пространственных положениях (т. е. нижнем, горизонтальном, вертикальном и потолочном) на низких токах более подвержены образованию поверхностных газовых пор, чем электроды большого диаметра для сварки на высоких токах в нижнем положении.

 

 Поверхностные газовые поры соединения FCAW-S
Поверхностные газовые поры соединения FCAW-S

 

Первая потенциальная причина образования поверхностных газовых пор при сварке FCAW-S:
• Избыточное напряжение дуги: по мере увеличения напряжения возрастает длина дуги. Если длина дуги становится слишком большой, в нее начинает попадать слишком много азота из воздуха (больше, чем можно нейтрализовать с помощью деазотирующих элементов в составе проволоки). Этот лишний азот оказывается в расплавленном металле, после чего он его должен каким-то образом покинуть.

 

Еще одна потенциальная причина образования газовых пор при использовании газо- или самозащитной проволоки:
• Избыточное содержание влаги:  если в дугу попадает слишком много влаги, эта влага может оказаться в расплавленном металле в виде диффузионного водорода. Некоторая его часть не сможет улетучиться до застывания шлака и приведет к образованию газовых пор.  Потенциальными источниками влаги являются: 

а. Воздух (особенно в условиях высокой влажности).

б. Рабочая поверхность (конденсация и/или высокое содержание углеводородов, например, из-за ржавчины, смазки, лака и т. п.).

в. Сварочная проволока (при повреждении упаковки и/или хранении вскрытой упаковки в течение долгого времени, из-за чего влага может проникнуть внутрь проволоки).  

d. В случае газозащитной проволоки — защитный газ (конденсация в баллоне. Точка росы защитных газов должна оставаться ниже -40°C).

 

• Недостаточное расстояние от контактного наконечника до рабочей поверхности (CTWD):  если CTWD или вылет электрода (ESO) слишком малы для данной марки проволоки, для испарения влаги в дуги может не хватить времени, что приведет к чрезмерному содержанию расплавленного водорода в сварочной ванне. Кроме того, по мере уменьшения CTWD возрастает длина дуги, из-за чего может возникнуть вышеописанная проблема с поглощением азота.

 

• Режим и/или техника сварки, которые приводят к ускорению застывания шлака. Помните, что более жидкая сварочная ванна позволяет растворенным газам улетучиться до застывания газа.

 

Обратите внимание, что, если какая-либо из этих проблем станет слишком серьезной, дело не ограничится поверхностными порами (косметическим недостатком) и возникнет риск пористости внутри металла (потенциального дефекта сварки).

 

В случае газозащитной проволоки также существует большая вероятность образования поверхностных пор при использовании смесей аргона (Ar) / двуокиси углерода (CO2), например, 75% Ar / 25% CO2, по сравнению с чистым CO2. При наличии аргона перенос металла изменяется на струйный, что приводит к уменьшению размера каждой капли и увеличению их количества.  В результате увеличивается общая площадь поверхности капель и связанное с этим содержание растворенных газов. Этот эффект усиливается еще больше, если доля аргона в смеси превышает 75%. Отметьте однако, что большинство современных типов проволоки для газозащитной сварки FCAW-G имеет очень низкое содержание диффузионного водорода (т. е. относятся к классу H8 или содержат максимум 8 мл. диффузионного водорода на 100 грамм наплавленного металла). Некоторые типы проволоки даже относятся к классу H4. Поэтому в последние годы вероятность столкнуться с поверхностными газовыми порами при использовании обоих типов защитного газа значительно сократилась.