Оценка аэрозолеобразующих компонентов минерального сырья Пермского края для производства электродных покрытий Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

_ВЕСТНИК ПНИПУ_

2014 Машиностроение, материаловедение Т. 16, № 2

УДК 614.75; 66-978

Д.А. Кузнецов, А.С. Смолина, Ю.В. Раков, М.Н. Игнатов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

ОЦЕНКА АЭРОЗОЛЕОБРАЗУЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ

МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ПЕРМСКОГО КРАЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОДНЫХ ПОКРЫТИЙ

Рассматривается влияние различных аэрозолеобразующих минеральных компонентов электродных покрытий на пирогенные процессы, реализующиеся при образовании сварочных аэрозолей в процессе сварки. В качестве примера рассматривается минеральное сырье Пермского края, пригодное для производства покрытий сварочных электродов.

Ключевые слова: сварочные аэрозоли, покрытые электроды, твердая составляющая сварочных аэрозолей, минералообразование.

D.A. Kuznecov, A.S. Smolina, U.V. Rakov, M.N. Ignatov

Perm National Research Polytechnic University

DISCUSSION OF FUMES-FORMING COMPONENTS IN MINERAL RAW OF PERM REGION FOR MANUFACTURING COATING WELDING ELECTRODE

The role of different aerosol-forming mineral components welding electrodes covering in pyro-genic process are discussed in this article. Mineral raw of Perm region was described as example.

Keywords: welding fumes, coating, solid parts of welding fumes, mineral formation.

Известно, что сварочные аэрозоли (СА) состоят из двух составляющих: твердая составляющая сварочных аэрозолей (ТССА) - непосредственно твердые мелкодисперсные частицы и газовая составляющая сварочных аэрозолей (ГССА) - дисперсионная среда [1, 2].

Изучены механизмы образования СА. Так, первый предполагает последовательность испарение - конденсация - окисление, а второй -испарение - окисление - конденсация [3, 4]. Ранее установлены взаимосвязи технологических параметров сварки с характеристиками ТССА и ГССА [5-7].

Исследований, посвященных поведению неорганических компонентов сварочных материалов в ходе высокотемпературных (Т = 1000... 1500 °С) и кратковременных (/ < 5 с) пирогенных процессов в условиях неравновесных конденсированных систем при сварке недостаточно для полного понимания механизма образования СА.

Целью настоящей работы является оценка роли аэрозолеобразу-ющих минеральных компонентов электродных покрытий и их эволюция в образовании СА в ходе высокотемпературных и кратковременных пирогенных процессов при сварке.

Все аэрозолеобразующие компоненты используются в электродных покрытиях либо в форме самостоятельных минералов, либо в виде химических соединений с органическим веществом. Для многих компонентов сварочных материалов доминирующей формой локализации этих элементов является минеральная. Наибольшее применение в составе электродных покрытий нашли порядка 30 наименований видов сырья, к которому относятся руды и их концентраты, минералы, ферросплавы, органические компоненты и реагенты (табл. 1).

Таблица 1

Классификация минерального сырья Пермского края для компонентов покрытия сварочных электродов

Тип покрытия электрода (А, Б, Р, Ц)* Компонент Соответствующая разновидность пермского сырья

Р, Ц Рутил ТЮ2 - ВТУ ВНИИСТа, ГОСТ 22938-78; концентрат титановый, ильменитовый Ре0ТЮ2А120з8Ю2 -ГОСТ 4414-75 Ильменит ^еТЮ3), титаномагнетит ([(FeFe2)Ti2]04) -Юбрышка Красновишерского р-на, Ординская группа; анатаз (ТЮ2) - Вишерская группа месторождений (м/р); рутил (ТЮ2) - Бисерская группа проявлений, Ординская группа м/р; перовскиты (СаТЮ3) - Сара-новское м/р

К Железная руда Эксплуатируемые месторождения

А, Б, Р Марганцовая руда Мп02 -ГОСТ 4418-75 Псиломелановые руды (Мп0Мп02иЫ20) - Очерский р-он; марганцовая руда (МпО2 в среднем 24 %) - Пар-нокское м/р; железомарганцевая руда - Верхне-Чувальские м/р; карбонатные марганцевые (МпСО3) -Бисерское м/р Горнозаводского района; пиролюзиты (Мп02) - Вишерская группа м/р

Б, Ц Мрамор кальцит СаСО3 -ГОСТ 4416-94; известняк СаСОз - МРТУ 5.965-11014-66; мел СаСОз - ГОСТ 4415-75 Известняк СаСО3 - м/р Камень Стрельный, Чаньвин-ское, Сысоевское м/р Горнозаводского р-на; м/р Белый Камень, м/р Большой Лог; арагониты (СаСО3) - Сара-новское м/р; кальцит (СаСО3) - Мазуевское м/р, Шак-винская группа; сидерит ^еСО3) - Сарановское м/р

Окончание табл. 1

Тип по-

крытия электрода Компонент Соответствующая разновидность пермского сырья

(А Б, Р, Ц*

А, Б, Р Плавиковый шпат (флюорит) Флюорит CaF2 - Боевское м/р в Ильменских горах;

CaF2 - ГОСТ 4421-73 ратовкит CaF2 - Вишерская группа м/р

Пылевидный кварц SiO2 - Всесвятское м/р; кварцит

А Б Кварцевый песок SiO2 - SiO2 - м/р Вижайский Камень, Светлогорское м/р,

ГОСТ 4417-75 Губдорское м/р; кремний SiO2 - м/р Камень Стрель-ный, Медные м/р

А, Б, Р Полевой шпат (ортоклаз) Ортоклаз KAlSi3C8 - Троицкое, Губдорское м/р, Ор-

KAlSisO8 - ГОСТ 4422-73 динская группа м/р; анортиты CaAl2Si2O8 - Ординская группа м/р

Слюда KLiMg2(Si4Oi0)F2 - Светлогорское м/р;

мусковит KAl2(AlSi3Cio)(CH,F)2 -

Слюда (мусковит) Ординская группа м/р, Сарановское м/р;

Р K2OAl2O36SiO2H2O - флогопит KMg3(AlSi3C10)(CH,F)2 - Вишерская

ГОСТ 14327-82 группа м/р; биотит K(Mg,Fe)3[AISi3C10](CH,F)2 -Вишерская группа м/р

Р Каолин А12Н^Ю5 - Каолинит Al4(Si4C10)(CH)8 - Санаторское м/р,

ГОСТ 6138-81 г. Александровск, Верхнекамское м/р

Магнезит MgCO3 - Мазуевское м/р, Шаквинская груп-

Магнезит MgCC3 па; форстерит Mg2SiO4 - Вишерская группа м/р;

Б, Р ТУ ЦНИИТмаша тальк Mg3(Si4C10)(CH)2 - Сарановское м/р, Верхнекамское м/р

Б, Ц Доломит (кальцит и магнезит) Доломит (CaMg(CO3)2) - Губахинское м/р; м/р Белый

CaCCVMgCO - ТУ ЦНИИТмаша Камень, Ординская группа м/р

Р Титанит Сфен (титаниты) CaTi(SiO4)O - Вишерская группа м/р

Хромит FeCr2O4 - Южное, Главное Сарановское м/р,

Р Хроматы K2CrC4 Ординская группа м/р; пегматит Cr2O3 - Сарановское м/р; волконскоит Cr2O3 - Частинская группа м/р

Глинозем металлургический Алуниты, бокситы, шамозит Al2O3 - Койвинское м/р,

Б, Ц AI2O3 - ГОСТ 30558-98 Вишерская группа м/р; корунд Al2O3 - Ординская группа м/р

Сильвин KCl - Ординская группа м/р,

Б Хлористый калий, Верхнекамское м/р;

натрий KCl, NaCl галит NaCl - Ординская группа м/р, Верхнекамское м/р

Карбонат кальция - м/р Белый Камень, м/р Большой

Б, Р Карбонат кальция Лог; арагониты CaCO3 - Сарановское м/р; кальцит CaCO3 - Мазуевское м/р

Р Роговая обманка Оливины Mg2(SiO4) - Вишерская группа м/р

Б Ферромарганец

Б Ферросилиций Производится на местных предприятиях

Р Ферротитан

Ц Целлюлоза

*А - кислое, Б - основное, Р - рутиловое, Ц - целлюлозное (соответственно по ISO A, B, R, C).

Многие из видов сырья являются универсальными и входят в состав покрытий различного типа, такие как плавиковый шпат, а некоторые необходимы только для одного типа покрытий, например целлюлоза.

Слоистые водосодержащие силикаты и алюмосиликаты - основные породообразующие минералы глин. К их числу относятся:

- каолинит А1з^2О5](0Н)4;

- монтмориллонит Ка0,и{(А12-0,йМ§0,„)2^4010] (ОН)2}4Н2О;

- хлориты (М& Ее,А1)з[(А1,804010](0Ы)2-3(М&Ее)(ОН)2;

- гидрослюды К1-хА12[А^з010])(0ЫЫЫ20}(Ы20)х;

- мусковит КА12{А^з0ю}(0Ы,Е)2.

Глинистый материал преимущественно находится в породах в виде тонкорассеянного вещества. Весь этот материал в процессе сварки переходит в шлак и попадает в металл в виде неметаллических включений, являясь поставщиком А1 и значительной части Бь Содержание Бе20з в алюмосиликатных минералах данного типа обычно не превышает 2-з мас. %, поэтому алюмосиликатный источник железа может преобладать над прочими его минеральными формами только в компонентах с очень низким валовым содержанием Бе20з, менее 0,5 мас. % [8]. Глины поставляют также и большую часть № и К. Однако, забегая вперед, отметим, что основная часть натрия и калия улетучивается в процессе сварки и не принимает столь значительного участия в высокотемпературном минералообразовании, как в природных системах.

Наиболее распространенными карбонатами являются: кальцит СаСОз, доломит СаМ§(С0з)2, анкерит Са(Бе,М§)(С0з)2, сидерит БеС0з. С карбонатами связана значительная часть Бе, Са и М§.

Оксиды не пользуются широким распространением при создании составов покрытий, исключение составляет кварц. Иногда в качестве компонентов используется гематит (Бе20з), магнетит (ЕеБе204), а также различные гидроксиды железа. Имеются указания на наличие у-А120з. Основным минералом титана является рутил (ТЮ2). Хлориды распространены только в солевых породах, где их содержание может достигать 1-2 %. Минеральными формами локализации хлора являются КС1 и ШС1, реже СаС1 и М§С1.

Кроме того, для всех типов компонентов характерны соединения металлов и неметаллов с органическим матриксом. Они носят название органоминеральных и на сегодняшний день представляют собой наиме-

нее изученную группу веществ. Под этим термином объединяют: соли Са, М§, К и гуминовых кислот (гуматы), комплексные гуматы и эле-ментоорганические соединения со связью С - Э (где Э - Б, Si и др.) [9]. Главная минеральная форма нахождения Са - кальцит (СаСОз), вторыми по распространенности считаются гуматы. В восстановительной и нейтральной среде при Т ~ 150-350 °С гуматы кальция разлагаются с образованием различных продуктов, одним из которых может быть СаСОз. При температуре выше 750 °С конечным продуктом их разложения в любой газовой атмосфере является СаО, при Т < 700 °С в качестве промежуточных продуктов могут возникать оксалаты кальция. Гуматы снижают термическую устойчивость органической массы и повышают его реакционную способность. Если в процессе сварки возникают газообразные органические продукты, то часть кальция из гуматных соединений способна переходить вместе с ними в газовую фазу.

Отдельного обсуждения заслуживает вопрос о формах локализации серы в компонентах электродных покрытий, ведь повышенное содержание серы может привести к созданию некачественного сварного соединения. В минералах сера находится преимущественно в виде сульфидов и органических соединений, содержание сульфатов и элементарной (самородной) серы обычно незначительно. Пирит (БеБ2) в большинстве месторождений содержится в виде распыленных тонкодисперсных (менее 100-40 мкм) включений. Сульфаты кальция (ангидрит СаБ04, М§, Бе и № присутствуют в основных породах и связаны с зонами выветривания пластов.

Представленный анализ (см. табл. 1) дополнительно указывает на то, что в Пермском крае минеральные сырьевые ресурсы достаточно полно охватывают весь спектр материалов, необходимых для производства покрытых сварочных электродов различного типа, поэтому при изучении минералообразования, сопутствующего образованию сварочных аэрозолей, рассматривалось поведение именно этих компонентов (табл. 2).

Для того, чтобы представить поведение компонентов сварочных материалов в ходе высокотемпературных и кратковременных пироген-ных процессов при сварке и, соответственно, прогнозировать итоговый минеральный состав ТССА, необходимо рассмотреть фазовые превращения минерального вещества.

Таблица 2

Основные типы переходов макрокомпонентов при минералообразовании, сопутствующем образованию сварочных аэрозолей в разных средах

Макрокомпонент Соединения, минералы Соединения, образующиеся при термической обработке в среде

окислительной восстановительной

Сера Дисульфид ЕеБ2 Б02, Б03, сульфаты, пирротин Н2Б, Б, сульфаты, сульфиды, сульфиты, пирротин

Сульфаты Б02, Б03, сульфаты Н2Б, Б, сульфаты, сульфиты

Сульфоорганические

Кремний Оксид (кварц) Р-БЮ2, высокотемпературные модификации бЮ2 До 1300 °С те же соединения, что и в окислительной среде, выше -БЮ, БЮ, кремнийалю-миниевые сплавы и др.

Элементоорганические

Алюминий Алюмосиликаты Н20, А1203^Ю2 (3А1203^Ю2+БЮ2) До 1500 °С - те же соединения, что и в окислительной среде

Каолинит

Монтмориллонит Н20, Si02, кордиерит, энстатит, муллит, шпинель До 1500 °С - те же соединения, что и в окислительной среде

Гидрослюды Н20, К20, стеклообразная масса, муллит, шпинель

Полевые шпаты Н20, К20 (газ), Ыа20 (газ), стеклообразная масса, муллит, шпинель, силикаты До 1500 °С - те же соединения, что и в окислительной среде

Давсонит КаД1С03(0Н)2 ЫаАЮ2, Н20, С02

Комплексные гуматы А1203, Н20, С02 А1203, газообразные продукты

Железо Сульфиды Б02, Б03, Ее203 Ее, Ее0

Сульфаты Ее, Ее304, Ее0

Карбонаты (сидерит) С02, Ее203, Ее304, Ее0 С02, Ее0, Ее304, Ее2Б

Оксиды и гидроксиды Н20, оксиды железа С02, Ее0, Ее304, Н20

Комплексные гуматы То же, СО2 Ее, Еез04, Ее0, газообразные продукты

Кальций (магний) Карбонаты СаС03, М^СОз, СаМ^(С0з)2 и др. С02, Са0, 1^0 Те же соединения, что и в окислительной среде

Сульфаты (гипс) Н20, СаБ04 Н20, СаБ03, СаБ, Са0

Гуматы С02, Са0, 1^0, Н20 Mg0, газообразные продукты

Алюмосиликаты Все перечисленные для А1 Все перечисленные для А1

Окончание табл. 2

Макрокомпонент Соединения, минералы Соединения, образующиеся при термической обработке в среде

окислительной восстановительной

Натрий (калий) Алюмосиликаты Все перечисленные для Al Все перечисленные для Al

Хлориды (NaCl, KCl) NaCl, KCl NaCl, KCl

Гуматы CO2, R2O, H2O CO2, R2O, газообразные продукты

Титан Рутил TiO2 TiO2 TiO2, низкие оксиды титана

Элементоорганические или комплексные гуматы TiO2, CO2, H2O Оксиды титана различной валентности,газообразные продукты

При этом необходимо учитывать, что сварочные процессы протекают в условиях быстрого изменения температур в значениях от температуры свариваемого металла до температуры окружающей среды и температуры испарения металла. В этом диапазоне температур физические и химические процессы могут быть разнообразными и нетипичными, поскольку время смены температур весьма мало, менее 5 с. Дуговые сварочные процессы протекают в реакторах открытого типа (рисунок) [10], где под воздействием высоких температур и инфракрасного излучения интенсивно испаряются компоненты покрытий и металлы, которые, окисляясь и конденсируясь за пределами сварочной дуги, образуют субмикронные аэродисперсные частицы; происходят термохимические превращения фторидов и кремнефторидов, восстановление углекислого газа либо неполное окисление органических связующих обмазок и пластификаторов с образованием HF и SiF4, СО; окисляется азот (N2 + О2 + hv = 2NO); кислород воздуха превращается в озон (О2 + hv <= О*+О*; О2+ О* < O3) [11].

В случае сварки покрытых консервантами, краской либо (и) загрязнениями технологического происхождения деталей, узлов, конструкций, материалов в газовую фазу могут выделяться хлористый водород (НС1), хлор (С12), фосген (СОС12), четыреххлористый углерод (СС14), трихлорэтилен (ССС12 = СНСС1), сернистый и серный ангидриды (SSO2, SO3), сероводород (H2SS), фосфор (Р4), фосфорный ангидрид (Р2О5), фоосфин (РНН3) и другие токсичные соединения.

При использовании сварочных материалов, содержащих фтористый кальций или другие фторсодержащие компоненты, в составе ГССА присутствуют фтористый водород и тетрафтористый кремний.

773 "С ¡Ре ".Mg.AI.Fe*)е(Я.А1)Ы0Н, 0)1

1029-950 °С Л/а4СаРеМп}г&бСМОНС/;г 1иСяа(ЛиЫз(5Ю>)(8п0г)0(0Н) 1224-1186 'С СаМг^Юф и МдзАЦЗЮф

ойраэс&не шлсксбой корки к 1700'С. однородная жидкость

850-450 "С СэСОэ ♦ 770г— СаТЮз * СОг

снОое пяпс 3000-4300К

Рис. Принципиальная схема теплообмена в ходе образования сварочного аэрозоля

Фтористый водород появляется в газовой среде при температуре выше 2000 °С в результате взаимодействия фтористого кальция с водяным паром:

При наличии в составе шлакообразующей основы сварочных материалов диоксида титана в составе ГССА появляется газообразный тетрафтористый титан Т1Е4.

Наиболее сложный процесс фазовых превращений имеет место при образовании твердых частиц сварочного аэрозоля. Достаточно наглядно этот вопрос рассмотрен в монографии [12].

Было установлено [13], что ТССА образуется в результате испарения расплавленного металла на торце электрода: пары выделяются в нижней части столба дуги и выносятся газовыми потоками в окружающую атмосферу, где окисляются и конденсируются в твердые частицы [1]. Весь аэрозоль образуется в области, где высокотемпературные пары попадают в окружающую атмосферу. Торец электрода имеет наиболее высокую температуру, поэтому именно здесь создаются условия, наиболее благоприятные для испарения металла. Установлено, что роль элементов основного металла в образовании аэрозоля незначительна по сравнению с ролью покрытия на торце электрода и капель электродного металла [2], поэтому можно утверждать, что главным источником ТССА является испарение металла с торца электрода и с поверхности капель.

СаЕ2 + Н20 => Са0 + 2НЕ.

При сварке, как правило, расплавляются не чистые металлы, а сплавы сложного состава. В этих случаях образуется смесь паров компонентов сплава, причем элементы с более низкой теплотой испарения составляют относительно большую часть паров (имеют большее давление) [1].

Неоднородность фазового состава частиц СА связана с тем, что высокотемпературный пар имеет сложный состав и отдельные его составляющие конденсируются при различных температурах (табл. 3).

Таблица 3

Давление насыщенных паров и температура конденсации элементов [12]

Элемент Давление насыщенных паров, Па Температура конденсации, К

Мп 0,215 1040

Fе 0,148 • 10-5 1052

№ 31,02 • 105 1196

К 30,9 • 105 1053

Внешне наиболее прост механизм термического преобразования органоминеральных и элементоорганических соединений. В окислительной среде дуговой сварки в качестве первичных продуктов образуются простые оксиды соответствующих химических элементов. Так, сульфоорганические соединения разлагаются с образованием БО2 и БО3; комплексные гуматы железа - Бе,О3, ЕеБе2О4, БеО, СО2, Н2О; гуматы кальция - СаО, СО2, Н2О; гуматы магния - М§О, СО2, Н2О [14].

Наиболее сложные и многоступенчатые преобразования претерпевают минералы силикатного и алюмосиликатного типа. В диапазоне температур 600-900 °С отмечается активная дегидратация и аморфиза-ция каолинита, монтмориллонита, хлоритов, гидрослюд и т.п. Вследствие термодеструкции названных слоистых водосодержащих алюмосиликатов происходит переход всех слагающих их катионов в активированное состояние [15]. Это принципиально важный момент, поскольку именно из-за аморфизации упомянутых минералов все дальнейшие фазовые преобразования в ТССА (в том числе и плавление) реализуются за время, не превышающее нескольких секунд. Данный вопрос подробно рассмотрен в литературе по керамическому производству [16]. Среди активных компонентов выделяют: алюминатный

- в виде

Л1-О-Б1 и А1-О-А1 - радикалов дегидратированных силикатов и некоторого количества аморфной либо ультратонкозернистой модификации у-А12О3; кремнистый - в виде кластеров Л1-Б1-О и О-Б1-О; железистый - на начальной стадии обжига основной формой локализации железа, освободившегося из структур разложившихся силикатов, по-видимому, является БеО.

Таким образом, при пирогенных процессах инертный силикатный материал преобразуется в тонкодисперсный агрегат в значительной степени аморфизованных соединений, обладающих высокой химической активностью и способных вступать во взаимодействие как друг с другом, так и с СаО, М§О, БО3. Активированный материал - один из главных компонентов возникающих в дальнейшем расплавов.

В диапазоне температур 600-1000 °С происходит разложение всех карбонатов по схеме МеСО3 ^ МеО + СО. Кальцит и доломит декарбо-натизируются в широком температурном интервале (700-900 °С). Скорость этих реакций растет с повышением температуры, зависит также от условий массопереноса, размеров частиц и состава газовой фазы.

Доломит активно разлагается при температуре 750 °С по схеме СаМ§(СО3)2 ^ Са(СО3) + М§О + СО с образованием периклаза (М§О) и кальцита. Последний при более высоких температурах декар-бонатизируется, образуя порошковатую известь (СаО).

Наиболее низкую температуру разложения имеют соединения железа, который активно диссоциирует начиная с 600 °С:

- БеСО3 ^ БеО + СО| + С (восстановительная атмосфера),

- БеСО3 ^ БеО + ЕеБе2О4 + СО2|+ СО| (умеренно восстановительная атмосфера),

- БеСО3 ^ РеРе2О4 + Бе2О3 + СО2| (окислительная атмосфера).

В результате протекания этих реакций система обогащается тонкодисперсными оксидами Са, М§ и Бе. Указанные соединения обладают высокой реакционной способностью вплоть до температуры 1200-1300 °С. При более высокой температуре их реакционная способность заметно снижается, вероятно, вследствие образования ими стабильных соединений (шпинелиды, алюминаты и ферриты кальция), участия в формировании расплавов и перекристаллизации чистых оксидов [17].

Дальнейшая эволюция фазового состава ТССА в значительной мере зависит от форм локализации железа. В восстановительных средах железо способно находиться в двухвалентном состоянии в форме вюстита (БеО), в окислительных средах - в форме магнетита (Бе2+, Бе23+О4)

и гематита (Бе2О3). Особняком стоит обширный класс ферри-

3+ 3+

тов М§ и Са, где железо имеет валентность Бе : М§Бе2 О4, иСаОдаБе2О3. Однако образование этих ферритов лимитируется не только окислительно-восстановительным потенциалом газовой среды, но и химической активностью Са и М§, поэтому появление твердых растворов в пределах серии магнетит - магиезиоферрит (± ферриты кальция) возможно и в слабовосстановительной атмосфере.

Таким образом, при оценке роли аэрозолеобразующих минеральных компонентов электродных покрытий и их эволюции в образовании СА в ходе высокотемпературных и кратковременных пирогенных процессов при сварке установлено, что на первой стадии пирогенных процессов при сварке подавляющее количество макрокомпонентов минеральной части образует соединения высшей валентности. При температуре процессов выше 1500 °С основным соединением железа является вюстит, при температуре ниже 1000 °С - гематит, в интервале 1000-1500 °С соотношение двух- и трехвалентных форм железа примерно одинаково, при Т = 1000... 1200 °С в ТССА способен появиться магнетит. Содержание и А1 определяет не только температуру плавления компонентов ТССА, но и общее направление минералообразо-вания при пирометаморфизме неорганической составляющей покрытия электродов. Дефицит этих компонентов в первую очередь ответственен за появление свободной извести (СаО) и периклаза (М§О) в итоговом составе ТССА.

Установлено, что при сварке покрытыми электродами в ТССА переходит 1-3 % электрода. Более чем 90 % твердых частиц в сварочном дыме образуется путм испарения покрытия электрода и присадочного металла. Кроме того, частицы образуются и при конденсации паров металла. Около 1 % электрода конденсируется в наночастицы оксида металла, которые, объединяясь, образуют агломераты частиц. Химический состав образующейся ТССА на 80-90 % обусловлен составом сварочных материалов. В составе ТССА, в зависимости от сва-

рочных материалов и свариваемых металлов, возможно наличие оксидов металлов и их комплексных соединений различных классов.

Список литературы

1. Гришагин В.М. Сварочные аэрозоли: образование, исследование, локализация, применение: монография / Юргинский технолог. ин-т. - Томск: Изд-во Томск. политехн. ун-та, 2011. - 213 с.

2. Игнатова А.М., Игнатов М.Н. Оценка морфологии, дисперсности, структуры и химического состава твердой составляющей сварочных аэрозолей посредством современных методов исследований // Научно-технический вестник Поволжья. - 2012. - № 3. - С. 133-138.

3. Металлургия дуговой сварки: процессы в дуге и плавление электродов / И.К. Походня, В.Н. Горпенюк, С.С. Миличенко [и др.]; под ред. И.К. Походни. - Киев: Наукова думка, 1990. - 224 с.

4. Исследование физико-химических характеристик твердой составляющей сварочных аэрозолей / Д.А. Кузнецов, А.Л. Симонович, С.В. Наумов, А.М. Игнатова // Аэрозоли Сибири: сб. тезисов докладов XIX Рабочей группы конф. / Ин-т оптики атмосферы СО РАН. - Томск, 2012. - С. 78.

5. Характеристика твердой составляющей сварочных аэрозолей различных видов электродных покрытий / Д.А. Кузнецов, А.М. Игнатова, С.В. Наумов, М.Н. Игнатов // Сварка и диагностика-2012: сб. докл. науч.-техн. конф. - Екатеринбург, 2012. - С. 110-114.

6. Flemings M. C. Principles of Controls of Soundness and Homogeneity of Large Ingots // Scand. J Metallurgy. - 1976. - № 5. - P. 1-15.

7. Игнатова А.М. Современные методы определения фракционного состава сварочных порошковых материалов // Научно-технический вестник Поволжья. - 2012. - № 3. - С. 129-133.

8. Игнатова А.М. Механизм образования неметаллических включений в сталях // Научно-технический вестник Поволжья. - 2012. -№ 2. - С. 208-211.

9. Игнатова А.М. Петрографические исследования взаимосвязи структуры и свойств базальтового литья и сырья // Десятые всерос-

сийские научные чтения памяти Ильменского минералога В.О. Полякова. - Миасс, 2009. - С. 103-115.

10. Джигирис Д.Д., Махова М.Ф. Основы производства базальтовых волокон и изделий. - М.: Теплоэнергетик, 2002. - 411 с.

11. Шпирт М.Я, Рубан В.А., Иткин Ю.В. Рациональное использование отходов добычи и обогащения углей. - М.: Недра, 1990. - 224 с.

12. Шпирт М.Я., Клер B.P. Перциков И.З. Неорганические компоненты твердых топлив. - М.: Химия, 1990. - 240 с.

13. Значение жидкокристаллического состояния биогенных структур в патогенезе вибрационной болезни / В.С. Айзенштадт, Н.П. Карханин, А.В. Есин, А.В. Капишников // Гигиена труда. - 1986. -№ 6. - С. 41-44.

14. Измеров Н.Ф., Головкова И.П., Чеботарев А.Г. Современные проблемы медицины труда в горнодобывающей промышленности // Бюллетень научного совета. Медико-экологические проблемы работающих. - 2004. - № 1. - С. 41.

15. Кирьяков В.А., Павловская Н.А., Сухова А.В. Изучение окислительного метаболизма в профпатологии (обзор литературы) // Медицина труда и промышленная экология. - 2004. - № 4. - С. 22-26.

16. Полые микросферы из зол уноса электростанций / Л. Д. Данилин, B.C. Дрожжин, М.Д. Куваев [и др.] // Экология в энергетике - 2005: тр. II междунар. науч.-практ. конф. - М.: Изд-во МЭИ, 2005. - С. 196-202.

17. Technical Monitoring of Microspheres from Fly Ashes of Electric Power Stations in the Russian Federation / V.S. Drozhzhin, I.V. Pikulin, M.D. Kuvaev [et al.] // 2005 World of Coal Ash Conference. Lexington/Kentucky, USA. 2005. - P. 114.

Получено 25.04.2014

Кузнецов Денис Александрович (Пермь, Россия) - магистрант кафедры «Сварочное производство и технологии конструкционных материалов» Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: bluz-men@mail.ru

Раков Юрий Владимирович (Пермь, Россия) - студент гр. ТСП-12 Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: rakov-yv@mail.ru

Смолина Анна Сергеевна (Пермь, Россия) - студентка гр. ТСП-12 Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: a2n7n@yandex.ru

Игнатов Михаил Николаевич (Пермь, Россия) - доктор технических наук, профессор кафедры «Сварочное производство и технологии конструкционных материалов» Пермского национального исследовательского политехнического университета; е-mail: iampstu@gmail.com

Kuznecov Denis Alexandrovich (Perm, Russian Federation) - Student, Perm National Research Polytechnic University; e-mail: bluz-men@mail.ru

Rakov Uriy Vladimirovich (Perm, Russian Federation) - Student, Perm National Research Polytechnic University; e-mail: rakov-yv@mail.ru Smolina Anna Sergeevna (Perm, Russian Federation) - Student, Perm National Research Polytechnic University; e-mail: a2n7n@yandex.ru

Ignatov Michael Nikolaevich (Perm, Russian Federation) - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Department "Welding technology and production of construction materials", Perm National Research Polytechnic University; e-mail: iampstu@gmail.com