Влияние технологических факторов изготовления низководородных электродов на содержание водорода в наплавленном металле

Abstract

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) иальгинаты 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.