OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 2 2024 87 TECHNOLOGY и ООО «Судиславский завод сварочных материалов» не информирует согласно требованиям [18] реального потребителя о содержании водорода в наплавленном металле. Режимы прокалки электродов одной марки у разных производителей отличаются в сторону увеличения температуры прокалки. В настоящем исследовании уровень диффундирующего водорода сильно варьируется во всех рассмотренных случаях. На рис. 9, 10 показано содержание диффузионно-подвижного водорода в наплавленном металле при температуре окружающей среды 20 °С. Существенного различия в содержании водорода не зафиксировано, все они попадают в группу от 5 до 10 см3/100 г. Минимальный уровень диффузионного водорода измерен для электродов ТМУ-21У и ЦУ-5 ЗАО «Электродный завод», г. Санкт-Петербург (табл. 4–5). Во время наплавки валика водород, поглощенный наплавленным металлом (зона сварного шва), имеет высокую тенденцию диффундировать в ЗТВ. Параметры, влияющие на диффузию водорода в наплавленном металле, зависят от температуры, остаточного напряжения, растворимости, микроструктуры металла и эффекта улавливания. Важно понимать, что между различными марками трубопроводной стали существуют значительные различия в прочности и микроструктуре, поэтому поведение водорода при проникновении в их сварные швы совершенно различно. Например, сварной шов для низколегированных сталей класса прочности Х52 для труб содержит полигональный феррит и некоторое количество перлита, тогда как сварной шов для сталей класса прочности Х52 состоит из полигонального феррита, некоторых карбидных частиц и игольчатых частиц феррита. Хаотически распределенные частицы карбида уменьшают диффузию водорода, в результате чего сварные швы как низко-, так и высокопрочных сталей имеют более низкую диффузию водорода, чем базовые стали [4, 5]. Как указывалось ранее, атомы водорода из нескольких источников могут попасть в расплавленную сварочную ванну и остаться в зоне сварного шва [8]. Микроструктура сварных швов в основном содержит ферриты, такие как игольчатый феррит и полигональный феррит. Феррит обычно образует кристаллическую плоскость (1 0 0), где энергетический барьер поглощения водорода составляет 0,38 эВ, что значительно ниже энергетического барьера 1,02 эВ на (1 1 0) кристаллическом месте бейнита, содержащегося в высокопрочных базовых сталях [4–8]. Более того, неметаллические включения, такие как Si/Al-O, содержащиеся в сварных швах, являются необратимыми ловушками водорода и эффективно улавливают подвижный водород в кристаллической решетке [4, 5]. Более высокая твердость включений, чем у базовой стали, вызывает искажение решетки, когда концентрация напряжений или деформаций еще больше способствует улавливанию водорода. Накопление водорода приводит к образованию молекул газообразного водорода, что приводит к повышению местного давления (напряжения). Тогда водород может уменьшить силу сцепления между атомами железа. Все они способствуют зарождению микротрещин, их распространению и замедленному хрупкому разрушению в сварных швах. Представляют интерес значения диффузионно-подвижного водорода после вылеживания при отрицательных температурах (рис. 11–14). Принято считать, что границы зерен и границы раздела фаз могут служить эффективными ловушками водорода, собирающими и аккумулирующими атомы водорода. Однако было обнаружено, что коэффициент диффузии водорода вдоль сплошных границ зерен на шесть порядков выше, чем внутри зерен [5, 8]. Из проведенных нами экспериментов видно, что отрицательные температуры замедляют диффузию водорода и способствуют его локализации, повышению местного давления (напряжения), что увеличивает вероятность растрескивания сварного шва. По сравнению с другими мерами контроль содержания диффундирующего водорода более эффективен для снижения склонности к накоплению водорода. Одними из основных источников водорода, попадающего при сварке, являются влага воздуха и водородсодержащие сварочные электроды. Обязательная прокалка электродов позволяет эффективно снизить попадание водорода в сварные швы. Применение влагостойких покрытий и оптимизация параметров дуговой сварки позволяют контролировать содержание водорода. Однако сварочные электроды обычно склонны к впитыванию влаги. Снижение скорости охлаждения сварной детали за счет увеличе-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1