Влияние CO₂ на пористость, что не пишут в инструкциях
Углекислый газ (CO2) – один из наиболее распространенных компонентов сварочных смесей, особенно в полуавтоматической сварке (MIG/MAG). Он относительно недорогой, обеспечивает хорошее проплавление и стабильную дугу. Но, несмотря на его преимущества, CO2 не так безобиден, как кажется, когда речь заходит о качестве сварного шва, в частности о пористости. Поэтому перед тем, как купить баллон сварочной смеси, нужно разобрать скрытые нюансы влияния углекислоты на конечный результат, так как они не всегда подробно описываются в стандартных инструкциях.
Многие сварщики сталкиваются с проблемой пористости шва при использовании смесей с высоким содержанием CO2. И часто причиной этого считается недостаточная очистка поверхности или неправильные параметры сварки. Но реальные причины кроются глубже, в физико-химических процессах, происходящих в сварочной ванне. Поэтому просто купить баллон сварочной смеси и начать варить, без учета эти факторы, – рисковать качеством.
Понимание влияния CO2 на образование пор поможет не только избежать дефектов, но и оптимизировать процесс сварки, повысить надёжность и долговечность сварных соединений. Поэтому нужно разобраться, почему углекислый газ приводит к пористости и как этого избежать.
CO2 как источник кислорода и его роль в пористости
Особенность углекислого газа, о которой часто забывают, заключается в том, что при высоких температурах сварочной дуги он диссоциирует (распадается) на угарный газ (CO) и атомарный кислород (O):
CO2⇌CO+O
Высвободившийся атомарный кислород приводит к повышенной пористости из-за следующих процессов:
-
Окисления элементов сплава. Кислород активно реагирует с элементами, содержащимися в металле шва, такими как углерод, кремний, марганец. Например, реакция кислорода с углеродом образует монооксид углерода (CO): C+O→CO или с марганцем и кремнием: Mn+O→MnO Si+O→SiO2.
-
Образования газообразных продуктов. Особенно критична реакция образования CO. Если он появляется в жидкой сварочной ванне и не успевает выйти на поверхность до затвердевания металла, то он остаётся в шве в виде пузырьков, образуют поры. Чем выше содержание углерода в основном металле или присадочной проволоке, тем выше вероятность образования CO.
-
Повышения поверхностного натяжения. Кислород также может влиять на поверхностное натяжение расплавленного металла, ухудшает его растекаемость и смачиваемость. Это затрудняет выход газовых пузырьков на поверхность.
Перечисленные процессы приводят к образованию пор, которые снижают прочность сварных швов, их устойчивость к нагрузкам.
Какие факторы усиливают влияние CO2 на пористость
Следующие факторы могут усилить образование пор под воздействием углекислого газа:
-
Высокое содержание CO2 в смеси. Использование чистого углекислого газа или смесей с высоким его содержанием (например, 80% Ar + 20% CO2) значительно увеличивает количество высвобождающегося кислорода и риск образования пор. Для уменьшения пористости нужно использовать смеси с меньшим содержанием CO2 (например, 8% или 18% CO2 в аргоне) или с добавлением гелия, который ещё больше стабилизирует дугу и уменьшает брызги.
-
Недостаточное раскисление проволоки. Присадочная проволока содержит раскислители (марганец, кремний), которые связывают кислород, образует твёрдые оксиды, всплывающие в шлак. Если количество раскислителей недостаточно для связывания всего кислорода, высвобожденного из CO2 и из загрязнений на поверхности, то это приводит к образованию газовых пор.
-
Загрязнения на поверхности. Ржавчина, масло, краска, влага и другие органические или неорганические загрязнения на поверхности свариваемого металла также становятся источником кислорода, углерода и водорода. При взаимодействии с горячим металлом они образуют газы, которые, соединяясь с кислородом из CO2, повышают пористость. Поэтому важно тщательно очистить свариваемые поверхности.
К образованию пор приводят неправильные параметры сварки:
-
при слишком низкой скорости сварки увеличивается время пребывания металла в жидком состоянии. С одной стороны, – это может дать время для выхода газов, но с другой – увеличивает продолжительность взаимодействия кислорода с металлом;
-
высокое напряжение дуги может увеличить количество диссоциированного CO2;
-
неправильный расход защитного газа. Слишком низкий расход не обеспечит адекватную защиту, слишком высокий может вызвать турбулентность и подсос воздуха.
В закрытых пространствах накопление продуктов диссоциации CO2 и других газов может негативно сказаться на качестве защиты. Поэтому важно обеспечить эффективную вентиляцию.
Как бороться с пористостью, вызванной CO2: практические советы
Важен правильный выбор сварочной смеси. Для ответственных швов и сварки высокоуглеродистых сталей рекомендуется использовать смеси с меньшим содержанием углекислоты (например, Ar/CO2 82/18% или Ar/CO2 92/8%). Чистый аргон также можно использовать, но он меняет параметры проплавления, требует использования соответствующей присадочной проволоки.
Нужно использовать качественную присадочную проволоку. Важно, чтобы в ней было достаточное количество раскислителей. Например, ER70S-6 или аналоги, где S-6 означает повышенное содержание Si и Mn.
Тщательная подготовка поверхности, кромки свариваемых деталей от ржавчины, масла, краски, влаги и других загрязнений – эффективный способ борьбы с пористостью. Также важно подобрать оптимальный сварочный ток, напряжение и скорость сварки. Следует убедиться, что расход защитного газа соответствует рекомендациям для используемой смеси и толщине металла.
Контроль длины дуги снижает риск образования пор. Если она слишком длинная, то увеличивается взаимодействие расплавленного металла с окружающей атмосферой и газами, которые образуются в результате диссоциации. При работе с толстым металлом нужно его предварительно прогреть. Это стимулирует выход газов из расплава до его затвердевания.
Понимание особенностей влияния углекислого газа на образование пор позволит принимать обоснованные решения при выборе сварочной смеси, улучшать качество сварных швов, предупреждать образование дефектов.