Наиболее эффективным средством снижения уровня газонасыщения металла при дуговой сварке электродами с фтористо-кальциевым покрытием является мощность газовой защиты, определяемая составом покрытия (количеством карбонатов) и коэффициентом массы покрытия, что подтверждено результатами исследований.
Однако если во время установившегося режима уровень газовой защиты при сварке фтористо-кальциевыми электродами обеспечивает сплошность наплавленного металла, то во время неустановившегося режима, т. е. при зажигании и обрыве дуги, при сварке даже такими совершенными электродами как ЦУ-5 возможно образование пор в наплавленном металле.
Путем газового анализа участков швов, сваренных в неустановившемся режиме установлено, что в процессе образования пор («стартовых» или «кратерных») участвуют азот, водород и кислород. В связи с этим интересным является рассмотрение роли каждого газа в процессе порообразования.
Например, для предупреждения порообразования в результате окисления углерода в металл шва вводят раскислители (кремний, марганец и др.), которые эффективно тормозят реакцию окисления при относительно «низких» температурах, т. е. температурах, близких к точке кристаллизации металла. При этом минимальное содержание кремния в металле шва должно составлять не менее 0,2 %.
С увеличением длины дуги переход кремния в наплавленный металл снижается, поэтому было решено установить влияние изменения его содержания в наплавленном металле на процесс порообразования при сварке электродами ЦУ-5 в пределах их марочного состава. Для этого были изготовлены электроды ЦУ-5 диаметром 2,5 мм (коэффициент массы покрытия 63 %) с различным содержанием FeSi в покрытии.
Электроды одной марки, обеспечивающие различное содержание кремния в наплавленном металле (но в пределах нормативно-технической документации), проявляют и неодинаковую склонность к образованию пор в наплавленном металле. Так, при сварке контрольных проб в пульсирующем режиме, т. е. в наиболее жестких условиях выполнения сварки, содержание кремния в наплавленном металле составляет 0,09 %, что явно недостаточно для уменьшения скорости протекания реакции образования оксида углерода в процессе кристаллизации сварочной ванны.
Содержание кремния в наплавленном металле должно быть не менее 0,35 % при сварке неповоротных стыков труб котлоагрегатов. При неблагоприятных условиях сварки в пульсирующем режиме это гарантирует содержание кремния в наплавленном металле не менее 0,2 % и, следовательно, исключает участие в процессе порообразования доли СО.