Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Полярность электродов
Поляризация электродов при электролизе - что это и ее виды?
На сегодня химические источники тока находят все большее применение во многих сферах жизни человека. С их помощью сейчас работают не только ноутбуки и телефоны, но и важное оборудование, резервные системы электроснабжения, электромобили. Эти источники имеют и ряд недостатков, не позволяющих использовать их полностью. Главным изъяном является то, что при прохождении тока через такое устройство, оно начинает менять свои свойства в сторону ухудшения характеристик. Поляризация электродов играет важную роль в этом процессе.
Определение поляризации 
Явление поляризации электродов состоит в изменении их свойств, а также характеристик близлежащего электролита при пропускании через них электрического тока. Этот эффект негативно влияет на производительность батареи, ибо возникает разность потенциалов, направленная в противоположную сторону внешней ЭДС, что приводит к ослаблению последней.
Поляризация электродов
Виды поляризации
В зависимости от механизма возникновения, поляризация электродов при прохождении электрического тока делится на три вида:
- концентрационная;
- электрохимическая;
- омическая.
Все три вида имеют под собой различную природу, но в то же время привносят серьезное ухудшение производительности батареи.
Концентрационный вид
Поляризация электродов первого типа возникает на положительном участке — аноде. Рассмотрим в качестве примера анод, изготовленный из серебра. В результате электролиза молекулы электролита h3SO4 распадаются на ионы 2H+ направляющиеся к отрицательно заряженному катоду и SO42- стремящиеся к положительному аноду:
h3SO4 → 2H+ +SO42-
На катоде молекулы водорода восстанавливаются согласно реакции 2H++ 2e → h3. В то же время на аноде происходит реакция образования иона серебра Ag0 -e = Ag+.
В результате концентрация ионов серебра на аноде будет превышать концентрацию в остальном растворе, вследствие чего ионы будут диффундировать от анода к катоду. Тем не менее, скорость диффузии невысока, поэтому ионы будут накапливаться на аноде, что приведет к появлению разности потенциалов между анодом и катодом. Она будет направлена в противоположную сторону по отношению к внешнему напряжению и будет ослаблять его.
«Обратите внимание!
Данный вид поляризации сравнительно легко устраняется путем перемешивания электролита. При этом концентрации вещества на аноде и в объеме выравниваются, и паразитная ЭДС пропадает.»
Электрохимический вид
Электрохимическая поляризация электродов возникает, в случае если они сделаны из инертных материалов. В результате поляризации их химические свойства как бы меняются, что дало название виду поляризации. Рассмотрим реакцию, где происходит поляризация электродов при электролизе платины:
HCl → H+ + Cl—.
На катоде положительный ион водорода восстанавливается до газообразного водорода, а отрицательный ион хлора восстанавливается до газообразного хлора на аноде:
2H+ + 2e = h3;
2 Cl— — 2e = Cl2.
Инертные электроды хорошо поглощают данные газы:
(+A)Pt / HCl / Pt (-k)
Следовательно, платиновый электрод на катоде насыщается водородом, а анод — хлором. Так как хлор способен только восстанавливаться, а водород — окисляться, то появляется разность потенциалов, которая ослабляет внешнее напряжение:
(+K)Pt(Cl2)/HCl/(h3)(Pt)(-A).
Описанный эффект приводит к повышенному потреблению электроэнергии и поэтому является вредным. Для борьбы с ним в раствор электролита добавляют вещества, очищающие рабочие участки от газов.
Омический вид
Омическая поляризация электродов возникает из-за сопротивления электрическому току, которое появляется как в них самих, так и в электролите. Данное явление приводит к потерям в гальваническом элементе и значительно усиливается при образовании на рабочих участках окислов или различных пленок.
График зависимости поляризации электродов от величины тока
Результатом является снижение КПД и пониженное напряжение на клеммах батареи. Получается, что нежелателен такой процесс, как омическая поляризация электродов, и борьба с ней просто необходима. Для уменьшения влияния омической поляризации на производительность батареи проводят повышение электрической проводимости в электролите и уменьшают расстояние между электродами.
Снижение напряжения при поляризации электродов
Поляризация и перенапряжение
На положительно и отрицательно заряженных участках электрических элементах всегда происходят химические взаимодействия. Если осуществить поляризацию заряженного участка, то результатом протекания реакций станет изменение структуры двойного гальванического слоя и электродного потенциала.
Выяснили, что поляризация электродов — это отклонение электродного заряда от равновесного значения, а вот степень колебания потенциала будет именоваться перенапряжением. Ни в коем случае, не следует путать эти процессы. Поляризация электродов и перенапряжение – это абсолютно разные вещи, так как один эффект относится к электроду, а другой к реакции.
Немного практики
Какова полярность электродов при сварке? Процесс дугового сваривания осуществляется с применением специального оборудования, производящего ток постоянного либо переменного типа. Сварка оснований на постоянном источнике питания совершенно отличается от сваривания на переменном токе, поэтому полярность сварочных электродов очень значима.
Выбирая типы электродов для ручной дуговой сварки, необходимо обращать внимание на полюса рабочего оборудования:
- Процесс сварки на прямой полярности осуществляется в подсоединении анода к возделываемым изделиям, а катода к креплению электрода.
- При выполнении работ с обратной полярностью, полюса подключаются в противоположном направлении. То есть положительный полюс идет на крепление, а минус – на массу заготовки.
Заключение
Поляризация электродов оказывает значительное влияние на производительность химических источников тока. Однако знание природы этих явлений позволит выяснить, как правильно варить сваркой электродами, оценивать их вклад в ухудшение КПД и принимать максимально эффективные меры для их минимизации.
svarkaipayka.ru
Электроды перемена полярности - Справочник химика 21
В полярографах с поляризующим напряжением в виде треугольного импульса перемена полярности необходима для изменения последовательности электродных процессов. Если потенциал электрода становится более отрицательным, то на экране полярографа сначала будет записана катодная ветвь полярограммы, а затем анодная. При смене полярности поляризации потенциал электрода становится более положительным и на экране полярографа регистрируется сначала анодная, а затем катодная полярограммы. [c.44]
При протекании такого процесса общее напряжение батареи будет уменьшаться. В тот момент, когда иапряжение отстающего аккумулятора станет равным нулю, напряжение батареи уменьшится на величину напряжения этого аккумулятора и затем будет продолжать падать за счет перемены полярности электродов. Когда же аккумулятор окончательно перезарядится, то величина падения напряжения батареи достигнет суммы 111 11-2, где и-1 новое напряжение аккумулятора, направленное противоположно напряжению батареи. [c.229]
Платиновые электроды, состоящие из платиновых проволок длиной 2—2,5 см, впаянных в стеклянные трубки. Один из электродов помещен в стеклянную трубку, конец которой оттянут в капилляр, нижний конец электрода находится на 1 см выше отверстия капилляра. Контакты осуществляются ртутью, налитой в трубки. Электроды не имеют полярности подключение может быть произведено как к плюсу, так и минусу источника тока. Перемена полярности электрода влияет на отклонение стрелки в ту или другую сторону. [c.100]
Перемена полярности электрода влияет только на откло ние стрелки гальванометра в ту или другую сторону. [c.116]
Кривые потенциал — время, приведенные на рис. 59,6 и в, характерны для ряда процессов получения покрытий реверсированным током из растворов простых солей металла. Для этих случаев наблюдается сравнительно высокая анодная поляризация в первые секунды после перемены полярности электродов, а далее поляризация быстро устраняется. По-видимому, поверхность электрода в этом случае проходит ряд состояний — от пассивного к активному. При катодной поляризации потенциал вначале резко смещается в сторону электроотрицательных значений, после чего электрод деполяризуется. [c.138]
Электрическая схема установки построена таким образом, чта каждый аппарат имеет свою систему контрольных приборов и сигнализации и может работать самостоятельно. Каждый аппарат питается от отдельного селенового выпрямителя с регулировкой подаваемого-напряжения по линии переменного тока, позволяющей устанавливать необходимую величину плотности тока для каждого отдельного аппарата. Перемена полярности электродов, а также включение аппаратов производится при помощи пакетных переключателей,, установленных на щите управления. [c.151]
Несмотря на то что добавки в низколегированных сталях играют незначительную роль в общей скорости коррозии в водах или почвах, тем не менее состав стали имеет существенное значение при работе пар из различных сталей. Например, в большинстве природных сред сталь с небольшим содержанием никеля и хрома является катодной по отношению к малоуглеродистой стали. Отсюда следует, что стальные болты и гайки, применяемые для соединения подземных труб из малоуглеродистой стали, или электрод, используемый при сварке стальных пластин на корпусе судна, всегда должны готовиться из стали с низким содержанием никеля и хрома или из стали с аналогичным составом, которая должна быть катодом по отнощению к основной конструкции (малый катод, большой анод). Если бы произошла перемена полярности (переполюсовка), то могло быстро произойти серьезное коррозионное разрушение болтов или опасного участка сварного металла. [c.103]
Выбор материалов для катода не представляет трудностей, для этих целей удачно используются никель, нержавеющая сталь, химически чистый или содержащий 8% сурьмы свинец, а также графит. Что касается анода, то до сих пор нет достаточно дешевого материала. Применяемые материалы включают свинец и его сплавы, магнетит, закаленную сталь С [01], платинированные тантал и титан, графит. Магнетитовый анод — тяжелый, дорогой и нестабильный. Его применение нежелательно в установках, в которых жидкость, промывающая анод, используется для подкисления фильтрата, поступающего в установку, так как присутствие следов железа в растворе очень вредно для катионитовых меглбран. Для установок, в которых применяется перемена полярности электродов с целью предупреждения образования осадков (см. разд. 6.3), наилучшими являются графитовые электроды. Однако они подвергаются коррозии в воде, содержащей главным образом сульфат-ионы. Их стойкость можно повысить уменьшением пористости, например пропиткой воском и смолами. [c.234]
С введением перемены полярности оказалось необходимым иметь материалы, пригодные в качестве как анода, так и катода. В опытной установке никелевые катоды были заменены магнетитом в дальнейшем для всех электродов был использован графит. Для этой цели особенно пригоден материал, выпускаемый фирмой Хукера, сорта для каустической соды и хлора . Однако полезный срок службы этих электродов составил лишь 3—5 месяцев, причем повреждения происходили в точках контакта металлических электроклемм с графитовыми электродами. Срок службы этих электродов был увеличен до 8 месяцев в установке на И ООО м /сутки путем увеличения толщийы электрода, использования подходящей пропитки и усовершенствования соединений электрических клемм см. гл. VIII). [c.282]
Установка в штате Гедулд спроектирована с расчетом на возможность перемены полярности для предотвращения образования осадков (см. гл. VI). Это производится автоматически, но перед переключением потоков рассола и диализата необходимо прерывать подачу тока к аппаратам (см. рис. 8.3). Для промывки анодов и катодов отдельных электродиализаторов применяется предварительно обработанная вода, а промывные растворы затем используются для предварительной обработки воды катодная жидкость вводится в воду перед осаждением в водоеме, а анодная — добавляется к отфильтрованной воде в главном питающем трубопроводе установки. Трубопроводы для вод, промывающих электроды, взаимосвязаны, так что анодные и катодные сбросные линии можно взаимозаменять, когда меняется полярность электродиализных аппаратов. [c.302]
В процессе испытания головного образца ЭОУ-НИИПМ-12 выяснилось, что в аппаратах наблюдается скопление осадков в камерах, насыщения на поверхности анионитовых мембран и в катодных камерах. Осаждение вызвано образованием щелочной среды на поверхности анионитовых мембран, возникающей вследствие переноса гидроксильных ионов через мембраны и изменения pH под действием поляризации. Скопление осадков значительно снижает ионопро-ницаемость мембран и увеличивает омическое сопротивление аппарата. Для предотвращения этого на установке применялась периодическая перемена полярности электродов. [c.151]
Для констатации весовых изменений в процессе электролиза Дьюби и Келлог [471] подвешивали ячейку к коромыслам аналитических весов. Подвесы одновременно служили токоподводами. Электродные пространства ячейки были связаны капилляром или стекля1Тной трубкой, содержащей пористый диск из пирексового стекла. Авторы подчеркивали необходимость весьма тщательно изготовлять электролизер, ибо, например, ошибка 1 % в определении расстояния между центрами электродных отделений в случае нитрата серебра приводит к погрешности измерения числа переноса, равной 5%. Для исключения влияния асимметрии конструкции после перемены полярности электродов проводили повторные измерения. [c.228]
В присутствии плавиковой кислоты скорость осаждения металла будет лимитироваться диффузией молекул НР к анодным микроучасткам кремния. При соприкос-.новении монокристалла кремния с электролитом на его ловерхности, как показал Тарнер возникает значительное количество избыточных носителей тока. Эти избыточные дырки и электроны диффундируют в глубь полупроводника и из.меняют градиент концентрации неосновных носителей тока между объемом и поверхностью кремния. В результате этого потенциал р-кремния в растворах электролитов несколько сдвигается в положительную сторону, а потенциал п-кремния — в отрицательную. Аналогичное явление наблюдается, если избыточные дырки и электроны возникают в результате действия света. Стационарные потенциалы химически протравленной и шлифованной поверхностей кремния р-и п-типа не только различаются между собой, но и изменяются во времени, начиная с момента погружения образца в электролит. Если поверхность электрода химически протравлена в смеси плавиковой и азотной кислот, то через 3 мин после соприкосновения с электролитом стационарный потенциал становится постоянным во времени, причем он равен приблизительно для р-типа —80 мв, а для п-типа —210 мв против насыщенного каломельного электрода. Потенциал шлифованного п-кремния в течение первых трех минут более положителен, чем р-кремния, однако в дальнейшем он резко с Нещается в отрицательную сторону и происходит перемена полярностей. Таким образом, во всех случаях после истечения 3 мин с момента начала обработки анодный процесс протекает на имеющих более отрицательный потенциал п-участках кремния, а осаждение металла [c.175]
При изменении полярности электродов емкостной разрядный ток наблюдается в течение очень короткого времени, а небольшой абсорбционный ток сохраняется значительно более длительное время . Обычно влияние времени грубо оценивают, сравнивая сопротивление образца через 1 и 10 мин после приложения напряжения. В плохих изоляторах или в увлажненных пластмассах основную роль играет приблизитедьно постоянный ионный ток утечек, а абсорбционный ток оказывается малым. Природа абсорбционных токов весьма сложна и связана с такими физическими сво11ствами материалов, которые будут подробно рассмотрены при изучении прохождения в пластмассах перемеи.чого тока. [c.100]
В момент изменения полярности электродов снижается поляризация либо катодная, либо анодная. В последнем случае предотвращается пассивируемость анодор, если даже заданная анодная плотность тока выше допустимой при режимах без перемены направления тока. При реверсии тока становится возможным также повысить рабочую плотность тока на катоде в два и более раза без значительного снижения выхода металла по току, а также изменять в лучшую сторону структуру, внешний вид и другие характеристики электроосаждаемых слоев металла. Этому в большой мере способствует электрополирующее действие тока за тот период, в течение которого покрываемые изделия являются анодами. [c.172]
chem21.info
Полярность - электрод - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4
Полярность - электрод
Cтраница 4
При питании дуги переменным током полярность электродов, а также и условия существования дугового разряда периодически изменяются. Это оказывает существенное влияние на устойчивость дуги и работу источников питания. [46]
Если преобразователь короткозамкнут, то полярность электродов не влияет на коэффициент отражения, который оказывается таким же, как и в случае простой периодической решетки короткозамкнутых электродов. [47]
Дуговой промежуток в момент изменения полярности электродов в связи с процессами у катода приобретает начальную электрическую прочность С / в. Наклон ее определяет скорость возрастания электрической прочности промежутка между контактами. [48]
Это учитывается технологами при выборе полярности электрода и изделия. [49]
При работе на постоянном токе меняют полярность электродов А и В и измерения повторяют. [51]
После образования лунок необходимых размеров меняют полярность электродов. [53]
При питании сварочной дуги переменным током полярность электродов и условия существования дугового разряда периодически изменяются. В конце каждого полупериода сварочного тока дуга гаснет, температура и электропроводимость дугового промежутка снижаются. Напряжение зажигания зависит от множества факторов, и в частности от теплофизических свойств материала и геометрии электродов, от наличия в дуговом промежутке паров легкоионизируемых элементов, от длины дуги и значения сварочного тока. [54]
После образования лунок необходимых размеров меняют полярность электродов, пластинка германия приобретает отрицательный потенциал и на ней происходит осаждение металла, содержащегося в соли электролита. Величина тока при этом равна около 0 3 ма. Диаметр эмиттера достигает 100 - 160 мк, а диаметр коллектора 150 - 200 мк. [55]
При анализе с дугой постоянного тока полярность электродов оказывает влияние на температуру и скорость испарения пробы. Температура анода достигает 3800 С, а катода - 3000 С. Поэтому при определении малолетучих элементов целесообразно электрод с пробой включить анодом. Некоторые авторы [70] засыпают пробу в канале небольшим количеством угольного порошка. Широко применяется метод закрепления пробы в канале каким-нибудь органическим веществом: коллодием, купфероном, декстриновым клеем, раствором сахара в воде и др. Наибольшее распространение для этой цели при анализе нефтепродуктов получил купферон, который переводят в жидкое состояние. Порошок купфе-рона, проверенный на отсутствие определяемых примесей, насыпают в стеклянную бюксу на одну треть, прикрывают неплотно крышкой и медленно нагревают на электрической плитке с асбестом. При этом купферон начинает вспучиваться и заполняет собой почти весь бюкс. Внезапно вспучивание прекращается и на дне бюкса остается черная маслянистая жидкость. Зафиксировав этот момент, бюкс немедленно снимают с плитки. [56]
Выпрямительный агрегат, устройство для смены полярности электродов, шкаф управления и систему аварийной сигнализации целесообразно устанавливать на диспетчерском пункте. Шкаф управления рекомендуется крепить на стенке в зависимости от планировки помещения и размещения оборудования. [57]
НО - не реагирует на перемену полярности электродов; ОП - отклоняется в сторону положит, электрода; ОО - отклоняется в сторону отриц. [58]
Кроме того, необходимы периодическая смена полярности электродов ( через каждые 5 - 10 мин) и слабое перемешивание жидкости вокруг электродов. [59]
НО - не реагирует на перемену полярности электродов; ОП - отклоняется в сторону положит, электрода; ОО - отклоняется в сторону отриц. [60]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
Изменение - полярность - электрод
Изменение - полярность - электрод
Cтраница 1
Изменение полярности электродов, например, при выключении и шунтировании электролизера вредно сказывается на стойкости анодов из РЬСЬ. При неправильном отключении электролизера аноды могут быстро выходить из строя. [2]
Изменение полярности электродов при электролизе, как видно из графика ( рис. 229), приводит к снижению равновесной концентрации гипохлорита. [4]
Изменение полярности электродов, например, при выключении и шунтировании электролизера вредно сказывается на стойкости анодов из РЬСЬ. При неправильном отключении электролизера аноды могут быстро выходить из строя. [6]
Изменение полярности электродов ( - на электроде /, - - - на электроде 2) влияет на характеристики преобразователя незначительно. В случае использования переменного управляющего напряжения с частотой, близкой к частоте турбулентных шумов, следует ожидать увеличения эффективности работы преобразователя. Поскольку управляющие токи в этом случае меньше, чем токи в рассмотренном ЭПП с затопленной струей, то коэффициент усиления по мощности ЭШ с турбулизацией струи также возрастает. [7]
Изменение полярности электродов приводит к изменению направления электрофоретического перемещения частиц на противоположное. В этом случае наложение магнитного поля также вызывает отклонение направления движения частиц, однако в сторону, противоположную первоначально наблюдаемому отклонению. [9]
При изменении полярности электродов ( внутренний электрод, положительный) увеличение напряженности поля до 32 кВ / см ( рис. 75) приводит к осаждению. [11]
При изменении полярности электродов общая картина остается без изменений, однако кривая вольт-амперной характеристики круто возрастает уже при малых напряжениях: каждой величине напряжения соответствует большая сила тока, чем в случае вольфрамового анода. Фаза холодного свечения в этом случае почти отсутствует, и с появлением искрового разряда процесс становится неустойчивым. [12]
При изменении полярности электродов ток через кенотрон не проходит, так как высокий вакуум в приборе является хорошим диэлектриком. Катод выполняется из вольфрамовой нити, накал которой осуществляется пропусканием по ней тока 9а от специального трансформатора накала. Анод выполняется обычно в виде круглой вольфрамовой, молибденовой или танталовой пластинки, укрепленной на молибденовой трубке. [14]
В момент изменения полярности электродов снижается поляризация либо катодная, либо анодная. В последнем случае предотвращается пассивируемость анодо в, если даже заданная анодная плотность тока выше допустимой при режимах без перемены направления тока. При реверсии тока становится возможным также повысить рабочую плотность тока на катоде в два и более раза без значительного снижения выхода металла по току, а также изменять в лучшую сторону структуру, внешний вид и другие характеристики электроосаждаемых слоев металла. Этому в большой мере способствует электрополирующее действие тока за тот период, в течение которого покрываемые изделия являются анодами. [15]
Страницы: 1 2 3
www.ngpedia.ru
Влияние рода полярности тока на плавление электродного и основного металла при сварке под флюсом
В большинстве случаев сварку под флюсом выполняли с применением источников питания, рассчитанных только на постоянный (ОС) или переменный (АС) ток.
При дуговой сварке под флюсом постоянным током основным преимуществом является стабильность процесса, недостатком — усложнение оборудования для сварки и необходимость применения сварочных выпрямителей.
При сварке переменным током отрицательным фактором всегда является время, затрачиваемое на переход с прямой полярности на обратную. В определенных случаях при переходе через ноль возникают проблемы с обеспечением стабильности горения дуги, проплавлением и наплавкой валика.
Кроме того, авторы работ отмечают изменение коэффициента наплавки и глубины проплавления при изменении полярности, подчеркивая, что род и полярность тока влияют на форму и размеры шва. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара примерно на 40—50 % больше, чем при сварке постоянным током прямой полярности. При сварке переменным током глубина провара на 15—20 % меньше, чем при сварке постоянным током обратной полярности. Такое влияние рода и полярности тока объясняется выделением различного количества теплоты на аноде и катоде.
Однако известно, что в анодной области дуги энергии выделяется значительно больше, чем в катодной. На катоде не вся выделяемая энергия переходит в теплоту, часть ее уносится электронами в плазму. На аноде, наоборот, потенциальная энергия и термическая энергия электронов прибавляются к энергии, определяемой анодным падением, и, следовательно, при прямой полярности глубина проплавления должна быть больше.
Появление нового поколения сварочных источников питания позволяет выполнять сварку как переменным, так и постоянным током, при этом появляется возможность регулировать баланс тока, сдвиг фаз и частоту. Функция баланса позволяет изменять время, в течение которого дуга горит на обратной/прямой полярности. Величина баланса определяется как доля положительного полупериода (обратная полярность) по отношению к длительности периода волны. Изменяя соотношение положительного и отрицательного полупериодов волны, возможно изменять соотношение между фазами наплавки и проплавления. Таким образом, с помощью данной функции можно исключать прожоги и изменять коэффициент наплавки.
До настоящего времени влияние баланса тока на формирование сварного шва при сварке плавящимся электродом является малоизученным, поэтому исследование возможностей управления формой шва и проплавления за счет изменения формы эпюры переменного тока при сварке под флюсом, является актуальным.
Методика проведения исследований. Для определения влияния баланса на проплавление провели экспериментальные исследования с применением сварочного оборудования фирмы «Линкольн Электрик» (США), в состав которого входит инверторный источник питания АС/С 1000. Этот источник питания оснащен цифровой системой управления, позволяющей строить различные эпюры переменного и для качественного расплавления электрода. На остальных режимах получены качественные валики. Значения геометрических параметров наплавленных валиков (средние значения по трем измерениям) и скорости подачи проволоки приведены в таблице.
Влияние величины и полярности тока на скорость плавления проволоки. График зависимости скорости подачи проволоки от величины и баланса сварочного тока приведен на рис. 3. Видно, что с ростом сварочного тока скорость подачи проволоки во всех случаях увеличивается, что связанно с увеличением скорости плавления электрода, но при прямой полярности скорость подачи (плавления) превышает скорость подачи, полученную при всех исследуемых вариантах параметров режима и во всем диапазоне значений тока. Так, например, увеличение тока на 150А (от 500 до 650 А) при прямой полярности ведет к увеличению скорости подачи проволоки на 0,014 м/мин (от 0,043 до 0,057 м/мин), а при переходе с обратной полярности постоянного сварочного тока без изменения аппаратной конфигурации и регистрировать сварочный ток, напряжение дуги и скорость подачи проволоки в режиме реального времени.
Сварку выполняли при падающей вольт-амперной характеристике и прямоугольной форме эпюры переменного тока с частотой 60 Гц. При такой характеристике устанавливали предварительные значения тока и напряжения, а в процессе сварки цифровая система синергетического управления регулировала скорость подачи проволоки таким образом, чтобы обеспечить установленное значение сварочного напряжения. Эго позволило при регистрации скорости подачи проволоки судить об изменении скорости плавления электрода в зависимости от режимов сварки.
Исследования проводили при наплавке валиков на составной образец, представлявший собой две пластины размером 250 х 170 х 12 мм из стали Ст3, которые собирали встык с помощью прихваток. На один образец при различном балансе тока наплавляли несколько валиков поперек стыка пластин (рис. 1). Перед наплавкой каждого последующего валика для соблюдения постоянства условий эксперимента проводили контроль температуры образца. Валики наплавляли постоянным током прямой (р) и обратной (100 %) полярности и переменным током с изменением баланса от 25 до 75 % (рис. 2) низкоуглеродистой проволокой (0,05—0,15 % С; 0,80—1,25%Мп; 0,10—0,35 % $1) диаметром 4 мм под флюсом 761 на следующих режимах: сварочный ток 400—650 А; напряжение дуги 29 В; скорость сварки 30 м/ч. На каждом режиме выполняли наплавку трех валиков. После выполнения наплавки составной образец разрушали вдоль линии стыка двух пластин для проведения измерений геометрических размеров проплавления и наплавленного валика.
Результаты проведенных исследований. Установлено, что при сварочном токе 400 А процесс сварки электродом диаметром 4 мм нестабильный, что связано с недостатком энергии на прямую при токе 650А она увеличивается на 0,023 м/мин (от 0,034 до 0,057 м/мин), т. е. в 2 раза больше.
Баланс фаз
Ток сварки 1А
Геометрические параметры наплавленных валиков
Ширина валика, мм
Выпуклость, мм
Глубина проплавления мм
Скорость подачи проволоки V,, п, м/мин
0С+ (100%) 400 14,70 4,40 3,50 —
500 13,55 3,40 4,20 0,025
550 16,90 2,45 5,85 0,028
600 17,00 2,70 6,70 0,031
650 15,53 3,50 8,80 0,034
АС (75 %) 400 14,40 2,10 3,30 —
500 15,25 4,75 2,50 0,026
550 16,70 3,10 5,50 0,031
600 15,10 3,70 6,40 0,036
650 15,80 3,90 7,20 0,041
АС (50 %) 400 13,20 2,40 3,20 —
500 14,90 3,15 3,40 0,029
550 16,90 4,10 5,50 0,035
600 15,60 4,50 6,10 0,041
650 15,10 4,40 7,00 0,047
АС (25%) 400 13,80 2,50 2,90 —
500 14,70 4,25 3,15 0,033
550 16,70 3,20 4,70 0,039
600 15,30 4,40 5,00 0,044
650 15,60 4,60 6,50 0,050
ОС- (0) 400 14,28 1,90 3,00 —
500 15,05 4,65 2,50 0,043
550 14,58 4,80 4,30 0,048
600 15,30 5,20 5,50 0,052
650 14,88 5,30 5,80 0,057
Для определения причин изменения скорости плавления электрода необходимо рассмотреть процессы плавления и переноса электродного металла.
В работах с помощью скоростной рентгено-киносъемки показано влияние величины и полярности тока при сварке у> м/мин под флюсом АН-20 на кинетику плавления электрода и перенос металла. Установлено, что с увеличением силы тока при любой полярности число переходящих капель электродного металла N растет, а время между их переходами снижается, но масса капель т зависит от полярности сварочного тока.
При сварке током прямой полярности капли на конце электрода значительно деформируются и иногда вытесняются на его боковую поверхность. Плотность тока в активном пятне на электроде повышается, и в значительно большей степени проявляется действие реактивного давления паров, способствующего удерживанию капли на конце электрода. Перенос металла происходит крупными каплями и их существенного измельчения с ростом тока не происходит. Поэтому можно предположить, что теплота, полученная каплей из дугового промежутка, в значительной степени расходуется на плавление электрода и скорость его подачи, а количество расплавленного металла увеличивается.
При сварке током обратной полярности капли металла на торце электрода хорошо контактируют со шлаком и, достигая определенных размеров, стекают с электрода в сварочную ванну, причем с увеличением силы тока масса капель уменьшается. Наблюдается мелкокапельный перенос металла с заострением конца электрода. Перетекание капель часто происходит в потоке шлака без непосредственного контакта со столбом дуги. Иногда капли переходят в ванну, не контактируя со шлаком, или жидкий электродный металл перетекает в ванну без образования отдельных капель.
Кроме того, согласно исследованиям переноса металла в защитных газах, теплосодержание металла капель при дуговой сварке плавящимся электродом током обратной полярности выше, чем прямой. Из этого можно сделать предположение, что количество теплоты, переданное капле из дугового промежутка на торце электрода, в меньшей степени участвует в расплавлении электродного металла, а в основном уносится с расплавленным электродным металлом в сварочную ванну. Поэтому скорость расплавления электрода уп п, по данным экспериментальных исследований, при обратной полярности ниже, чем при прямой, что согласуется с данными работы.
На скорость плавления электрода также существенно влияет изменение баланса тока. С увеличением доли времени существования положительной полуволны на электроде (обратная полярность) скорость плавления электродной проволоки снижается, а значит, уменьшается количество наплавленного металла. Таким образом, без изменения погонной энергии можно плавно регулировать количество наплавляемого металла, изменяя только баланс тока.
Влияние величины и полярности тока на глубину проплавления. На рис. 5 приведен график зависимости глубины проплавления от величины сварочного тока и его баланса. Видно, что наибольшая глубина проплавления во всем диапазоне исследованных режимов наблюдается при сварке на обратной полярности и с ростом сварочного тока глубина проплавления .увеличивается от4,2 (при 500 А) до 8,8 мм (при 650 А), что связано с увеличением погонной энергии и давления дуги. Однако прямая, величины тока, на глубину проплавления значительно влияет и баланс сварочного тока. С ростом величины баланса глубина проплавления увеличивается, а смена полярности с прямой на обратную при сварочном токе 650А ведет увеличению глубины проплавления от 5,8 до 8,8 мм.
Такое изменение глубины проплавления, по мнению авторов, связано с уменьшением количества наплавленного металла ври смене полярности тока с прямой на обратную. Известно, что на форму шва и, в особенности, на глубину проплавления существенно влияет глубина жидкой прослойки под дугой. Теплота, выделяемая в активных пятнах на изделии, вишь частично используется для проплавления основного металла, что объясняется демпфирующим действием на тепловой поток жидкой прослойки расплавленного металла, находящейся под дугой. Очевидно, что уменьшение количества наплавленного металла при смене полярности без изменения величины сварочного тока ведет к уменьшению глубины жидкой прослойки, а следовательно, к увеличению глубины проплавления. Уменьшение толщины данной прослойки положительно влияет на процесс использования теплоты, выделяющейся неактивных пятнах на поверхности сварочной ванны, и, кроме того, на увеличение глубины проплавления может влиять дополнительное количество теплоты, поступающей в сварочную ванну с каплями электродного металла, имеющими при обратной полярности более высокую температуру.
Вывод
При сварке под флюсом на формирование шва значительно влияет не только величина сварочного тока, но его род и полярность. Смена полярности с прямой на обратную ведет к увеличению глубины проплавления на 50 % (при сварочном токе 650 А). Баланс тока также существенно влияет на скорость плавления электрода, а соответственно, на количество наплавленного металла и глубину проплавления.
Таблица 1
|
Компонент покрытия электродов |
Содержание компонентов, %, в покрытии электродов |
|||
|
|
ЦУ-А1 |
ЦУ-А2 |
ЦУ-АЗ |
ЦУ-А4 |
|
Мрамор |
52,0 |
52,0 |
52,0 |
52,0 |
|
Плавиковый шпат |
25,5 |
25,0 |
24,5 |
24,0
|
|
Алюминиевый порошок |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
|
Ферросилиций |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
|
Ферромарганец |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
|
Ферротитан |
13,0 |
13,0 |
13,0 |
13,0 |
|
КМЦ |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
Таблица 2
|
Электрод |
Свойства и количество жидкого стекла, вводимого в покрытие |
Плотность, г/см3 |
Вязкость, Па/с
|
Количество, % масс
|
|
ЦУ-5(1) |
1,30 |
0,005 |
19 |
|
|
ЦУ-5(2) |
1,40 |
0,100 |
25 |
|
|
ЦУ-5(3) |
1,46 |
1,200 |
31 |
|
|
ЦУ-А4(1) |
1,30 |
0,005 |
19 |
|
|
ЦУ-А4(2) |
1,40 |
0,100 |
25 |
|
|
ЦУ-А4(3) |
1,46 |
1,200 |
31 |
|
На основании результатов газового анализа металла, наплавленного электродами ЦУ-А1—ЦУ-А4, сделано предположение о том, что содержание кислорода увеличивается за счет взаимодействия алюминия с жидким стеклом покрытия. Для его проверки изготовили две серии электродов ЦУ-5 и ЦУ-А4 с различным содержанием жидкого стекла в покрытии. Количество жидкого стекла, вводимого в шихту, регулировали изменением его плотности. Для этого натриево-калиевое жидкое стекло плотностью 1,46 г/см3 разбавляли дистиллированной водой и получали стекло плотностью 1,4 и 1,3 г/см3. В табл. 2 приведены параметры и количество жидкого стекла, вводимого в покрытие электродов ЦУ-5 и ЦУ-А4.
На рисунке приведены результаты газового анализа металла, наплавленного экспериментальными электродами. Видно, что с уменьшением количества жидкого стекла, вводимого в покрытие, содержание кислорода и диффузионного водорода в наплавленном металле снижается, а азота — растет. Последнее свидетельствует о том, что увеличение содержания кислорода и снижение количества азота в наплавленном металле при введении алюминия в покрытие, по сравнению с наплавкой электродами ЦУ-5, обусловлено его взаимодействием с жидким стеклом. Механизм этого явления заключается, вероятно, в следующем: во время сварки при плавлении покрытия алюминий, имеющий температуру плавления 923К и большое сродство к кислороду, вступает во взаимодействие с жидким стеклом. Это подтверждается повышенным содержанием кремния в наплавленном металле. Поскольку жидкое стекло имеет в своем составе воду, то при прокалке до 673К часть воды теряется, остальная — прочно удерживается, и ее полное удаление происходит только при нагреве до температуры свыше 973К.
В результате взаимодействия алюминия с жидким стеклом, вероятно, происходит образование радикала ОН-, превосходящего по окислительной способности свободный кислород. Его наличие на периферии растущей капли приводит к насыщению капли кислородом. В дальнейшем при переходе насыщенной кислородом капли через дуговой промежуток наличие в ней кислорода замедляет процесс поглощения азота.
При сварке электродами металлургическое взаимодействие характеризуется реакциями, протекающими на стадии капли и на стадии ванны. Физико-химические условия при этом различаются величиной поверхности контакта, температурой, продолжительностью взаимодействия и равновесной концентрацией реагентов. Данные условия изменяются в широких пределах, однако некоторые из них, характерные для стадии капли и стадии ванны, можно выделить. Развитая поверхность контакта на стадии капли по сравнению со сварочной ванной и более высокая температура создают более благоприятные условия для протекания реакций. Основным различием указанных стадий процесса является значительное расхождение в содержании.
При введении алюминия в покрытие электродов ЦУ-5 насыщение металла кислородом происходит на стадии капли и дуговой промежуток капля проходит под защитой кислорода. Это, по-видимому, и определяет пониженное содержание азота в наплавленном металле при сварке электродами ЦУ-5 с алюминием в покрытии.
Кроме кислорода и азота, на процесс порообразования при сварке фтористо-кальциевыми электродами, как уже отмечалось, влияет водород. Основным источником водорода является сухой остаток жидкого стекла. Поэтому для снижения содержания водорода в металле швов при дуговой сварке с использованием фтористо-кальциевых покрытий применяют прокалку электродов при 623—673 К. Дальнейшее повышение температуры прокалки нецелесообразно, так как оно приводит к снижению прочности покрытия.
Таким образом, введение в состав покрытия электродов фтористо-кальциевого вида алюминиевого порошка в количестве до 1 % способствует, с одной стороны, увеличению содержания кислорода в металле шва, с другой — снижению содержания азота, преимущественно ответственного за образование пор в зоне неустановившегося режима. При этом кислород находится в металле, главным образом, в виде эндогенных неметаллических включений и, следовательно, не влияет на процесс порообразования в наплавленном металле.
Выводы
1. Эффективным средством снижения количества «стартовых пор» в металле, наплавленном электродами с фтористо-кальциевым покрытием, является сокращение времени не установившегося дугового разряда.
2. Введение в состав покрытия электродов фтористо-кальциевого вида алюминиевого порошка в количестве до 1 % снижает содержание азота в наплавленном металле и повышав его стойкость против образования «стартовых пор».
Читайте также
Добавить комментарий
electrowelder.ru
Полярность - электрод - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Полярность - электрод
Cтраница 3
После момента компенсации полярность электродов диода изменится, и он начинает проводить. [31]
В момент изменения полярности электродов снижается поляризация либо катодная, либо анодная. В последнем случае предотвращается пассивируемость анодо в, если даже заданная анодная плотность тока выше допустимой при режимах без перемены направления тока. При реверсии тока становится возможным также повысить рабочую плотность тока на катоде в два и более раза без значительного снижения выхода металла по току, а также изменять в лучшую сторону структуру, внешний вид и другие характеристики электроосаждаемых слоев металла. Этому в большой мере способствует электрополирующее действие тока за тот период, в течение которого покрываемые изделия являются анодами. [32]
Поскольку при смене полярности электродов ток дуги равен току цепи подпитки, очевидно, что параметры последней целиком определяют надежность повторных возбуждений дуги. [33]
При использовании переменного тока полярность электрода и изделия меняется с частотой тока. Поэтому количество теплоты, выделяющейся на электроде и изделии, примерно одинаково. Электропроводность дуги различна в различные полупериоды полярности переменного тока. Она выше в те полупериоды, когда катод на электроде ( прямая полярность) и дуговой разряд происходит в основном за счет термоиопной эмиссии ввиду высокой температуры плавления и относительно низкой теплопроводности вольфрама. [35]
При дуге постоянного тока полярность электродов и сила тока постоянны. Для питания дуги требуется выпрямитель мощностью в несколько киловатт, на напряжение не менее 200 - 400 в с малой пульсацией. [36]
При использовании переменного тока полярность электрода и изделия меняется с частотой тока. Поэтому количество теплоты, выделяющейся на электроде и изделии, примерно одинаково. Электропроводность дуги различна в различные полупериоды полярности переменного тока. Она выше в те полупериоды, когда катод на электроде ( прямая полярность) и дуговой разряд происходит в основном за счет термоионной эмиссии ввиду высокой температуры плавления и относительно низкой теплопроводности вольфрама. [37]
При дуге постоянного тока полярность электродов и сила тока постоянны. Для питания дуги требуется выпрямитель мощностью в несколько киловатт, на напряжение не менее 200 - 400 в с малой пульсацией. [38]
При сварке на постоянном токе полярность электродов остается неизменной, а при переменном токе меняется 100 раз в 1 сек. Для устойчивого горения дуги переменного тока необходимо наличие индуктивности в сварочной цепи, создающей сдвиг фаз между током и напряжением такой величины, чтобы после перехода тока через нуль напряжение трансформатора было достаточным для зажигания дуги, а при уменьшении напряжения дуга поддерживалась бы за счет возникающей электродвижущей силы самоиндукции. С экономической точки зрения желательно иметь cos 9 по возможности выше, в пределах, допускаемых условиями устойчивого горения дуги. [39]
При зарядке и разрядке аккумулятора полярность электродов остается неизменной. Выделение водорода на свинце при зарядке практически не происходит до полного восстановления двухвалентного свинца из-за высокого перенапряжения водорода на свинце. При дальнейшем электролизе на электродах наблюдается бурное выделение водорода и кислорода. При этом напряжение на клеммах повышается до 2 6 в, что указывает на окончание зарядки аккумулятора и на начало электролиза воды. [41]
При питании дуги переменным током полярность электродов и условия существования дугового разряда периодически изменяются в соответствии с частотой тока. [43]
Этими исследованиями установлено, что полярность электродов в многоэлектродной системе, в которой внешнее сопротивление невелико и главную роль играет внутреннее сопротивление, зависит от соотношения потенциалов электродов, их площадей и взаимного расположения. [45]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
Полярность - электрод - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Полярность - электрод
Cтраница 2
Изменение полярности электродов ( - на электроде /, - - - на электроде 2) влияет на характеристики преобразователя незначительно. В случае использования переменного управляющего напряжения с частотой, близкой к частоте турбулентных шумов, следует ожидать увеличения эффективности работы преобразователя. Поскольку управляющие токи в этом случае меньше, чем токи в рассмотренном ЭПП с затопленной струей, то коэффициент усиления по мощности ЭШ с турбулизацией струи также возрастает. [16]
Изменение полярности электродов приводит к изменению направления электрофоретического перемещения частиц на противоположное. В этом случае наложение магнитного поля также вызывает отклонение направления движения частиц, однако в сторону, противоположную первоначально наблюдаемому отклонению. [18]
При изменении полярности электродов общая картина остается без изменений, однако кривая вольт-амперной характеристики круто возрастает уже при малых напряжениях: каждой величине напряжения соответствует большая сила тока, чем в случае вольфрамового анода. Фаза холодного свечения в этом случае почти отсутствует, и с появлением искрового разряда процесс становится неустойчивым. [19]
При переключении полярности электродов ( каждые 10 - 15 с) сточные воды постоянно и эффективно перемешиваются. Пузырьки газа захватывают частицы нефтепродуктов и выносят их на поверхность. Образовавшуюся пену выводят с установки. [20]
При смене полярности электродов одновременно перераспределяют и потоки воды. Таким образом, например, удается повысить содержание сернокислых солей меди в промывочных водах с 0 8 г / л до нескольких десятков и вернуть раствор солей на повторное использование. [21]
При перемене полярности электродов происходит изменение конфигурации капли, отдельные капли стремятся по направлению к положительному электроду, сталкиваются друг с другом, сливаются в более крупные и осаждаются. [23]
При изменении полярности электродов ( внутренний электрод, положительный) увеличение напряженности поля до 32 кВ / см ( рис. 75) приводит к осаждению. [25]
Для установления полярности электрода / / определяем, каков установившийся потенциал под влиянием электродов / и / / / в точке В, когда электрод / / выключен из системы. [26]
При изменении полярности электродов ток через кенотрон не проходит, так как высокий вакуум в приборе является хорошим диэлектриком. Катод выполняется из вольфрамовой нити, накал которой осуществляется пропусканием по ней тока 9а от специального трансформатора накала. Анод выполняется обычно в виде круглой вольфрамовой, молибденовой или танталовой пластинки, укрепленной на молибденовой трубке. [28]
Для установления полярности электрода II определяем, каков установившийся потенциал под влиянием электродов / и / / / в точке В, когда электрод / / выключен из системы. [29]
В этот момент полярность электродов меняется и поле достигает максимума. [30]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
