filebar
Методические пособия по сварочным работам

Установление равновесия между концентрацией водорода и пузырьками

В связи со сказанным становится также понятным, что соотношение количества окислов и водорода, связанного с ними, в условиях одной плавки может меняться, поскольку при одинаковом содержании окислов может меняться число окисных частиц. Отмеченный авторами работы распад раствора до определенных концентраций при выдержке расплава можно объяснить установлением равновесия между концентрацией водорода в растворе и пузырьками водорода вокруг частиц. Из-за частично протекающего диффузионного выделения водорода концентрация его в растворе действительно может быть меньше равновесной при PH2 = 1.

Концентрация водорода выше равновесной в присутствии пузырьков водорода при достаточно длительной выдержке расплава, естественно, быть не может и поэтому авторами работы не зафиксирована, поскольку при принятой ими методике определения водорода вакуумной экстракцией из твердого металла определяется лишь растворенный водород, а не суммарное содержание его в металле.

Все сказанное выше позволяет сделать вывод о том, что для получения металла высокого качества должны быть приняты меры для рафинирования расплава не только от водорода, но и мелкодисперсных окисных включений. Рафинирование расплава возможно вакуумированием, продувкой азотом, инертными газами и хлором, а также флюсами и солями.

При вакуумировании из-за понижения давления над поверхностью ванны должен увеличиться объем водородных оболочек вокруг частиц вследствие расширения газа и диффузии водорода в оболочки из раствора в связи с изменившимися условиями равновесия. При этом неизбежно уменьшение концентрации водорода в растворе и частичная очистка металла от окислов в результате всплывания на поверхность ванны увеличившихся в объеме пузырьков с заключенными в них частицами окислов. При вакуумировании рвн = hy, поэтому увеличение в объеме и всплывание пузырьков должно быть особенно заметно в поверхностных слоях ванны, где величина h мала. В более глубоких слоях ванны размеры пузырьков и скорость их всплывания должны быть меньше.

Благодаря интенсивной дегазации поверхностных слоев ванны и диффузионного перемещения растворенного водорода в поверхностные участки концентрация водорода, растворенного в нижних слоях ванны, может существенно снизиться, что приведет к частичному растворению водородных оболочек вокруг частиц, уменьшению скорости их всплывания и оседанию в донной части ванны [78]. При продувке расплава азотом и, по-видимому, аргоном в первую очередь должна уменьшаться концентрация водорода в растворе. Количество окисных частиц в металле при этом не должно существенно изменяться, поскольку из-за понижения концентрации водорода в растворе водородные оболочки вокруг частиц начнут растворяться и окисные частицы будут оседать.

Для очистки металла от дисперсных частиц окислов в период выстаивания расплава в нем следует искусственно повысить содержание растворенного водорода с тем, чтобы увеличить в объеме пузырьки водорода с заключенными окисными частицами и добиться их всплывания на поверхность ванны. После выдержки расплава в течение времени, достаточного для рафинирования, можно продуть его азотом или аргоном для уменьшения концентрации растворенного водорода.
Яндекс.Метрика