Способ оценки условий сварки по содержанию водорода в металле шва

 

Изобретение относится к области сварки , в частности к способам оценки условии сварки по содержанию водорода в металле шва, и может быть применено при изготовлении сварных конструкций при оценке стойкости сварных соединений к холодным трешинам. Целью является повышение точности оценки. Для этого из металла сварочной ванны отбирают две пробы, в одну из них вносят дозированное количество водородсодержашего химического соединения. В обеих пробах определяют количество диффузионного водорода, массу проб. Рассчитывают содержание диффузионного водорода, приходящегося на 1 моль вносимого в зону сварки водорода. Влияние условий сварки на содержание водорода в металле шва оценивают путем сравнения содержания водорода для различных исследуемых условий сварки. Большему его значению соответствуют худшие условия сварки. 1 табл. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ш 4 В 23 К 28/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4197067/31-27 (22) 18.02.87 (46) 15.09.88. Бюл. № 34 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А. М. Сливинский, О. А. Гаевский, В. Т. Котик и Ю. JI,. Бушовский (53) 621.791.75.011 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 893470, кл. В 23 К 28/00, 1980.

Козлов P. А. Влияние условий сварки на содержание водорода в металле шва.

Сварочное производство, 1958, № 4, с. 25 — 28. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ УСЛОВИЙ СВАРКИ ПО СОДЕРЖАНИЮ ВОДОРОДА В МЕТАЛЛЕ ШВА (57) Изобретение относится к области сварки, в частности к способам оценки услоÄÄSUÄÄ 1423327 А 1 вий сварки по содержанию водорода в металле шва, и может быть применено при изготовлении сварных конструкций при оценке стойкости сварных соединений к холодным трещинам. Целью является повышение точности оценки. Для этого из металла сварочной ванны отбирают две пробы, в одну из них вносят дозированное количество водородсодержащего химического соединения. В обеих пробах определяют количество диффузионного водорода, массу проб. Рассчитывают содержание диффузионного водорода, приходящегося на 1 моль вносимого в зону сварки водорода. Влияние условий сварки на содержание водорода в металле шва оценивают путем сравнения содержания водорода для различных исследуемых условий сварки.

Большему его значению соответствуют худшие условия сварки. 1 табл.

423327

H =@100, зи H2 и - ги, 2ги (2) 11с" 2 1 1 "!

МН2 (3) где С

Нсп2

Hcni

1

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при определении влия1 ния водорода в металле шва са пороустойчивость и образование холодных трещин при сварке плавлением.

Целью изобретения является повышение точности оценки.

Для осуществления способа оценки условий сварки по содержанию водорода в металле шва последовательно отбирают две пробы из металла сварочной ванны. При этом первую пробу отбирают в исследуемых условиях сварки без дополнительного введения водорода в пробу, а дополнительную пробу отбирают в исследуемых условиях сварки, смешивая металл пробы с дозированным количеством водородсодеОжашего химического соединения. В обоих случаях определяют количество диффузионного водорода, массу проб и рассчитывают содержание диффузионного водорода ио формуле г, „-- количество диффузионного водорода, выделившегося в эвдиометр из пробы, см ;

IT1 --- масса пробы, г;

H — содержание диффузионного водорода в металле шва, см /100 г.

Рассчитывают количество молей водорода, вносимого в дополнительную пробу с химическим водородсодержашим соединением ио формуле где и — cîëè÷åcTво атомов водорода в молекуле вносимого водородсодержашего химического соединения;

mI, — масса введенного в дополнительну ю пробу водородсодержа щего соЕдинения;

М, — мольная масса Вносимого водородсодержащего химического соег,инения, г/моль.

Рассчитывают содержание диффузионного водорода, приходящееся на 1 моль вносимого в зону сварки водорода ио формуле содержание диффу зионного водорода в металле нива, приходящееся на 1 моль вносимого в зону сварки водорода, см "/100 моль; содержание диффузионного зодорода в дополнительной пробе, смешанной с водородсодержашим химическим соединением, см /

/100 г; содержание диффузионного водорода в пробе без введения водородсодержашего химического соединения, см /100 г;

5-

МН2 — количество молей водорода, вносимого с водородсодержа:цкм соединением в дополнительную пробу, моль.

Влияние условий сварки на содержание водорода в металле шва оценивают путем сравнения значения CH для различных исследуемых условий сварки. Большему значению С соответствуют худшие условия сварки с точки зрения содержания водорода в металле шва, так как водород является нежелательной примесью в металле шва.

Для отбора проб из металла сварочной ванны с нижней стороны пластины выполняют два глухих цилиндрических отверстия диаметром 8 мм на расстоянии, превышающем длину сварочной ванны. Выполнение отверстий на расстоянии, превышающем длину сварочной ванны, позволяет исключить взаимное влияние отбора проб на содержание водорода.

Для отбора дополнительной пробы над одним из отверстий дйаметром 8 мм помешают дозированное количество водородсодержаШего химического соединения. Для этого выполняют глухое цилиндрическое отверстие диаметром 5 мм на глубину 2 мм и засыпают в него навеску водородсодержайего химического соединения, например, А((дН).в количестве 8 мг. Под отверстиями р1зМе1цают разъемные изложницы и выполняют наилавку по отверстиям, при этом ванна дважды последовательно выливается в изложнйцы. Отобранные в изложницы таким образом пробы закаливают и определяют содержание диффузионного водорода одним из известных методов, например помешают пробы в эвдиометры, заполненные спи(1том, определяют количеством диффузионного водорода, выделившегося через 3 сут, взвешивают пробы и рассчитывают содержание водорода в пробах по формуле (1) .

Пример. Оценены условия сварки под флюсами AH-44 и AH-348-А по содержанию водорода в металле шва. В реальных условиях автоматической сварки под флюсом основными поставщиками водорода в металл шва являются водородсодержашие соединения на поверхности проволоки и влаги флюса. Степень загрязненности проволоки такими соединениями и влажность флюса— трудноконтролируемые и задаваемые характеристики, поэтому они могут быть отнесены к случайным величинам. Следовательно, определяя влияние загрязненности проволоки и влажности флюса на критерий оценки условий сварки под флюсом, соответственно

AH-348-А и AH-44 по водороду, тем самым определяют степень точности проводимой оценки. Испытания выполнялись как под прокаленными,так и непрокаленными флюсами, использована проволока Св-08Г2С диаметром 4 мм в состоянии поставки и очищенная.

Испытания выполнялись ио предлагаемому и по способу-прототипу. При этом значе1423327 формула изобретения

Н. — Н;ч

С

55 (6) (7) ния Н,„соответствуют значениям содержания диффузионного водорода в металле Н д шва, определяемым по способу-прототипу.

Диффузионный водород определяли помещением пробы в эвдиометр со спиртом на 3 сут.

В качестве водородсодержащего химического соединения использован гидрат окиси алюминия А l (OH) з. Каждая молекула Аl (ОН) з содержит 3 атома водорода п=3. Масса навески Al (ОН)з, смешиваемой с металлом дополнительной пробы, составила m> — — 8 мг, взвешивания навески выполнялись на весах

2 класса ВПР-200. Мольная масса Al (ОН)з составляет М =78,004 г/моль, следовательно количество молей водорода, вносимого с водородсодержащим химическим соединением в доПолнительную пробу, рассчитанное по формуле (2), составило NH = 153,8Х (10 6 моль.

Результаты оценки приведены в таблице.

При этом значения mg и m(— соответственно масса дополнительной и основной пробы, Vo и Voi — количество диффузионного водорода, выделившегося из дополнительной и основной пробы, определены экспериментально. Значения Н . и He i рассчитаны по формуле (1), а значения С вЂ” по формуле (3).

По результатам четырех опытов среднее значение содержания диффузионного водорода в металле шва, приходящееся на

1 моль вносимого в зону сварки водорода, определяют по формуле ! C»

С» (4) где С; — содержание диффузионного водорода в металле шва, приходящееся на 1 моль вносимого водорода в i-ом опыте, см /100 г.

По результатам четырех опытов среднее значение содержания диффузионного водорода в металле шва определяют по формуле (5), при этом значения Н. по предлагаемому способу соответствуют значениям

Н. по способу-прототипу. — Нсн;

Нсп= — ——

4 (5) где Н .; — содержание диффузионного водорода в металле шва, полученное в

i-ом опыте, см /100 г.

Отклонения содержания диффузионного водорода в металле шва, приходящегося на 1 моль вносимого в зону сварки водорода, и содержания диффузионного водорода в металле шва по результатам четырех опытов определяют соответственно по формулам (6) и (7) и (С„, С.) ЛCHH=1 — — — — - 00о;.

4 (Нсп; — Нси) Л Hcn= — — — — — 1 00, 4

В условиях сварки под флюсом АН-348А получили Cí=48765 см /100 моль: ЛС =

=2 7о, Н .=4.8 cM /100 г. ЛН«=20 8о

В условиях сварки под флюсом АН-44 получили: C„=66044 cM /100 моль; ЛСпо=вЂ

=3 2оо; Н-=5,8 см /100 г; ЛН; =16 4ог

Как следует из полученных результатов, насыщение металла шва водородом в условиях сварки под флюсом АН-348А меньше, чем в условиях сварки под флюсом АН-44, при сварке проволокой Св — 08Г2С на приведенных режимах. Следовательно, сварка под флюсом АН-348А предпочтительнее по сравнению со сваркой под флюсом AH-44 с точки зрения содержания водорода в металле шва. Этот результат получен как при оценке по содержанию диффузионного водорода в металле шва Н. (АН-348А) =—

=4,8 см"/100 г; Н.- (АН-44) =5,8 см /

/!00 моль, так и при оценке по предлагаемому способу С„(АН-348А) =48765 см /

/100 моль; С„(АН-44) =66044 см"/100 моль.

Отклонение от среднего значения при оценке условий сварки по способу-прототипу в результате действия случайных факторов, связанных с загрязненностью сварочных материалов, составило ЛН" (AH-348А)=

= — 20,8; ЛН ° (AH-44) =16,4о, а по предлагаемому способу ЛС (АН-348А) = — 2,7;

ЛС (АН-44) = 3,2о,, это существенно меньше по сравнению со способом-прототипом, что свидетельствует о повышенной точности оценки по да н ному способу.

Таким образом, предлагаемый способ оценки влияния условий сварки на содержа ние водорода в металле шва позволяет получить количественные данные, которые могут быть использованы при определении порциального давления водорода в газовой фазе в исследуемых условиях сварки.

Способ оценки условий сварки по содержанию водорода в металле шва, при котором отбирают пробу из металла сварочной ванны в исследуемых условиях сварки и определяют содержание диффузионного водорода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки, производят отбор дополнительной пробы, вводят в нее дозированное количество водородсодержащего химического соединения, в обеих пробах определяют содержание диффузионного водорода, а влияние условий сварки на содержание водорода в металле шва оценивают по формуле где С вЂ” содержание диффузионного водорода в металле шва, приходящееся на 1 моль вносимого в зону сварки водорода, см /!00 моль;

Н. — содержание диффузионного водо1423327 рода в дополнительной пробе., смешанной: с водородсодержащим химическим соединением, смз/

/100 r;

Н. — содержание диффузионного водо5 рода в пробе без введения водоЧо, тп „V«H«, Нс„, Ся смз г ам см / см / см /100 г

/1:00 г /100 г пы- Флюс,Про- Очист- m г калка ка профлюса волоки

ы, АН-348А

18,151 2,1 18,332 0,8 11,6 4у3 47464

18,232 2,0 18,021 0,6 11,0 3,3 50065

18,166 2,3 17,999 0,9 12,7 5,0 50065

17,994 2,5 18,203 1,2 13,9 6,6 47464

18,441 2,8 18,042 0,9 15,2 5,0 66320

18,001 2,6 18,310 0,9 14,4 4,9 61769

18,204 2,8 17,991 1,0 15,4 5,6 63719

18,177 3,2 18,164 1,4 17,6 7,7 64369

Составитель Л. Назарова

Редактор Ю. Середа Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4474/17 Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

АН-44

1 родсодержащего химического соединения, см /100 г;

NHq — количество молей водорода, вносимого с водородсодержащим химическим соединением в дополнительную пробу, моль.