Автоматическая сварка, 2013, №08



2013 №08 (02)

2013 №08 (04)

---

«Автоматическая сварка», 2013, № 8, с. 14-25  

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НИЗКОВОДОРОДНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ НА СОДЕРЖАНИЕ ВОДОРОДА В НАПЛАВЛЕННОМ МЕТАЛЛЕ

А. Е. МАРЧЕНКО, Н. В. СКОРИНА

ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11.
E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Реферат
Отделу ИЭС им Е. О. Патона НАН Украины «Физико-химические процессы в сварочной дуге», которым руководит академик НАН Украины, д-р техн. наук, профессор И. К. Походня, в 2012 г., исполнилось 50 лет. Наряду с работами в области металлургии дуговой сварки и разработкой сварочных материалов, значительный объем исследований, выполненных сотрудниками отдела в течение этого периода, касается совершенствования технологии механизированного производства сварочных электродов. Они дали возможность выяснить природу явлений, лежащих в основе технологических процессов изготовления этого вида массовой продукции, а также улучшить металлургические, технологические, эксплуатационные характеристики электродов и повысить их качество. Ниже изложены результаты исследований влияния таких технологических факторов изготовления низководородных электродов, как состав и доза жидкого стекла в обмазочной массе, его взаимодействия с мрамором в электродном покрытии, а также органических гидроколлоидов (карбоксиметиллцеллюлозы и альгинатов) на дегидратацию электродного покрытия и содержание водорода в наплавленном металле. Установлено, что щелочные гидросиликаты, остающиеся в электродном покрытии после обезвоживания его жидкостекольной связки в ходе термообработки электродов, являются потенциальным источником водорода в наплавленном металле. Между водоудерживающей способностью натриево-калиевых гидросиликатов, зависящей от величины модуля и соотношения Na₂O:Ka₂O, потенциальным содержанием водорода в покрытии и содержанием водорода в наплавленном металле имеется прямая взаимосвязь. Однако при оценке степени «усвоения» потенциального водорода наплавленным металлом следует учитывать возможное влияние содержащихся в гидросиликате ионов калия и натрия на выведение фтора из реакции образования фтористого водорода и на кинетические условия сорбции и десорбции водорода каплей электродного металла. Порошок мрамора, содержащийся в электродном покрытии, и жидкое стекло, являющееся связкой покрытия, гетерофазно взаимодействуют друг с другом. Поступающие при этом в жидкостекольную связку ионы кальция понижают водоудерживающую способность щелочных гидросиликатов. Продукты взаимодействия на поверхности мраморных частиц задерживают их термическую диссоциацию до более высоких температур в сравнении с температурой диссоциации чистого кальцита. И то и другое способствует снижению содержания водорода в наплавленном металле. Органические гидроколлоиды, такие как натриевые модификации карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и альгинаты натрия или калия, сорбируются поверхностью частиц мрамора, блокируя доступ к ней жидкого стекла, и подавляют гетерофазный переход в него ионов кальция. Это благоприятно влияет на технологические свойства обмазочных масс, но одновременно повышает водоудерживающую способность щелочных гидросиликатов в электродном покрытии и содержание водорода в наплавленном металле. Из кальцийсодержащих модификаций КМЦ и альгинатов ионы кальция способны переходить в жидкостекольную связку так же, как из поверхности частиц кальцита. Поэтому их следует рассматривать как технологические добавки, которые не только повышают пластичность обмазочных масс, но и понижают потенциальное содержание водорода в покрытии и содержание водорода в наплавленном металле. Библиогр. 15, табл. 6, рис. 7.
 
Ключевые слова: ручная дуговая сварка, сварочные электроды, электродное покрытие, жидкое стекло, водород в наплавленном металле, холодные трещины, технологические причины снижения водорода
 
Поступила в редакцию 29.04.2013
Опубликовано 10.06.2013
 
1. Horowitz H. H., Metzger G. A. New analyzes of thermogravimetric traces // Anal. Chem. — 1963. — 35, № 10. — P. 1464–1468.
2. Марченко А. Е., Скорина Н. В., Супрун С. А. Водоудерживающая способность щелочных силикатов и ее влияние на деградацию электродных покрытий: Информ. материалы // Информ. материалы СЭВ. — Киев: Наук. думка, 1987. — Вып. 1. — С. 46–60.
3. А. с. 288961 СССР, МКИ В 23 k, 35/36. Обмазочная масса для покрытия сварочных электродов / И. К. Походня, А. Е. Марченко, Г. Г. Корицкий. — № 1364582; Заявл. 12.09.69; Опубл. 08.11.70, Бюл. № 1.
4. Походня И. К., Явдощин И. Р., Юрлов Б. В. Влияние некоторых технологических факторов на содержание диффузионного водорода в швах, сваренных электродами с основным окрытием // Автомат. сварка. — 1981. — № 1. — С. 31–33.
5. Матвеев М. А., Рабухин А. И. Зависимость плотности водных растворов щелочных силикатов от их состава // Стекло и керамика. — 1961. — № 6. — С. 21–26.
6. Лакомский В. И. О макрокинетике процесса взаимодействия азота из электродуговой плазмы с расплавленным металлом // Пробл. спец. электрометаллургии. — 1998. — № 1. — С. 56–65.
7. Петрань К. В. Производство электродов УОНИ-13, УП-1 и УП-2 на мощных прессах под высоким давлением // Автоген. дело. — 1951. — № 8. — С. 31–33.
8. Корнеев В. И., Данилов В. В. Жидкое и растворимое стекло. — С.-Пб: Стройиздат, 1996. — 216 с.
9. Уварова И. Ю., Лукьянова О. И. Исследование индукционного периода твердения при взаимодействии силикатов Na и Kа в концентрированных суспензиях // Физико-химическая механика дисперсных структур. — М.: Наука, 1966. — С. 253–256.
10. Лавренов Л. В., Марченко А. Е., Шкурко С. А. Особенности адсорбции щелочных силикатов из жидкого стекла мрамором и флюоритом в электродных покрытиях // Автомат. сварка. — 1975. — № 3. — С. 34–38.
11. Душина А. П., Алесковский В. Б. Силикагель — неорганический катионит. — М.: Стройиздат, 1963. — 31 с.
12. Burns J. H., Bredig M. A. Transformation of calcite to aragonite by grinding // J. Chem. Phys. — 1956. — 25, № 6. — P. 1281.
13. О некоторых технологических проблемах, вызванных межфазными процессами, при производстве сварочных электродов: Информ. материалы / А. Е. Марченко, Н. В. Скорина, В. С. Ворошило и др. // Информ. Материалы СЭВ. — Киев: Наук. думка, 1979. — Вып. 1. — С. 150–157.
14. Катлер А. И. Кинетика термического разложения некоторых минералов // Кинетика высокотемпературных процессов / Под ред. В. Д. Кинджери. — М.: Стройиздат, 1965. — С. 31–52.
15. Influence of nanoscale marble (calcium carbonate CaCO3) on properties of D600D surfacing electrodes / B. Chen, F. Han, Y. Huang et al. // Welding J. — 2009. — 88, N 5. — P. 99s–103s.