Gazy w procesie spawania

Wodór w procesie spawania

Głównym źródłem wodoru w spoinach jest wilgoć i para wodna, które reagują z ciekłym metalem nasycając je wodorem wg ogólnej reakcji:

xMe + yH2O = MexOy + 2y

Woda w łuku elektrycznym rozkłada się na tlen i wodór, a następnie wodór dysocjuje:

H2 <=> 2H

i wnika do ciekłego metalu.

W celu ograniczenia obecności wodoru w spoinie stosuje się:

• dobór odpowiednich nie dostarczających wodoru surowców do produkcji mas otulinowych,
• stosowanie otulin zawierających CaF2,
• suszenie elektrod przed spawaniem,
• suszenie topników przed spawaniem,
• suszenie łączonych elementów przed spawaniem.

Wodór w spoinach powoduje:

• porowatość spoin,
• powstawanie pustek i pęcherzy gazowych,
• występowanie tzw. rybich oczu,
• powstawanie pęknięć wodorowych.

Azot w procesie spawania

Azot występuje w metalach w postaci azotków: Fe4N, AlN, CrN, MoN, TiN, ZrN, lub węglikoazotków.

W ciekłym metalu azot przechodzi do roztworu, a azotki tworzą się w niższych temperaturach po skrzepnięciu metalu.

Azot w stalach nieuspokojonych i półuspokojonych powoduje obniżenie ciągliwości w skutek procesu starzenia w wyniku którego powstaje Fe4N.

W stalach odpornych na korozję, a szczególnie w stalach austenitycznych lub duplex, azot traktowany jest jako korzystny składnik stopowy stabilizujący austenit i ograniczający rozrost ziarna w temperaturach powyżej 900°C.

W procesie spawania azot do obszaru spoiny może dostać się z:

• materiału spawanego,
• otuliny lub topnika,
• z powietrza w wyniku niedostatecznej ochrony obszaru spawania.

Tlen w procesie spawania

Tlen tworzy z metalami tlenki, które nie wykazują, lub prawie nie wykazują rozpuszczalności w ciekłym metalu.

Tlen tworzy z żelazem trzy związki chemiczne: FeO, Fe3O4, Fe2O3, z których każdy kolejno zawiera większą ilość tlenu. Z tych tlenków tylko FeO jest rozpuszczalny w żelazie.

 

Obecność tlenu w stali powoduje:

• obniżenie udarności stali,
• obniżenie odporności na korozje,
• podwyższa temperaturę przejścia w stan kruchy.

W celu zabezpieczenia obszaru spawania przed wnikaniem tlenu stosuje się:

• obojętne osłony gazowe (hel, argon),
• otuliny i topniki zawierające odtleniacze takie jak: Mn, Si, Al i Ti.