Влияние водорода на образование микротрещин в металле шва и зоне сплавления

Процесс выделения водорода не прекращается и по окончании кристаллизации металла. Даже при комнатной температуре оп протекает с ощутимой скоростью. Вместе с тем процесс растворения происходит чрезвычайно медленно и получает сколько-нибудь заметное развитие только при нагреве металла до 250 - 300° С и выше. Поэтому при комнатной температуре из перенасыщении водородом металла происходит выделение его не только во внешнюю среду, но в значительной степени в микроскопические и субмикроскопические полости (поры), всегда имеющиеся в твердом металле. Это приводит к повышению в них давления, создаваемого молекулярным водородом. Уровень давления молекулярного водорода ограничивается величиной К .

Таблица 1. Содержание свободного выделяющегося водорода в металле шва, выполненного различными методами (малоуглеродистая сталь)

Учитывая, что растворимость водорода при 20° С и P_H2 = 1 атм составляет ~ 10^-3 см³/100 г и принимая во внимание данные табл. 1, следует прийти к выводу, что при некоторых процессах сварки степень перенасыщения может в 100 раз превышать предельную растворимость водорода. При этих условиях, исходя из равенства , равновесное давление молекулярного водорода в полостях должно составлять 100² = 10 000 атм. Замечено, что сварка малоуглеродистой стали электродами с влажным покрытием или применение недостаточно просушенных флюсов может привести к образованию небольших трещин-надрывов протяженностью до 0,3 мм и выше в том случае, когда наплавленный валик проходит температурный интервал 150 - 200° С с большой скоростью (например, при сварке без подогрева металла большой толщины на ограниченных режима). Большинство этих надрывов ориентировано в поправлении, перпендикулярном к поверхности свариваемых элементов. Указанные дефекты вызывают местные разрушения материала из-за чрезмерно высоких давлений молекулярного водорода в микропорах (микрополостях).