Сущность сварки в среде защитных газов состоит в том, что дуга горит в среде защитного газа, оттесняющего воздух из зоны сварки и защищающего наплавленный металл от кислорода и азота воздуха.

В настоящее время сварка в среде углекислого газа широко применяется при изготовлении изделий из углеродистых, легированных конструкционных сталей и в ряде случаев при изготовлении конструкций из перлитных теплоустойчивых и высоколегированных сталей.

Особенностью сварки в углекислом газе является сравнительно сильное выгорание элементов, обладающих большим сродством к кислороду (С, Al, Ti, Si, Mn и др.).

Окисление происходит за счет как углекислого газа, так и атомарного кислорода, который образуется при диссоциации СО₂ под действием температуры дуги.

В сварочной ванне могут происходить следующие окислительные реакции:

Fe + СО₂ <=> FeO + CO

Fe + О <=> FeO

Наличие в ванне раскислителей (С, Al, Mn, Ti, Si) обуславливает реакции восстановления железа:

FeO + C <=> Fe + CO

2FeO + Si <=> 2Fe + SiО₂

FeO + Mn <=> Fe + MnO

Непрерывный уход окислов (С, Si, Mn) из ванны приводит к значительному обеднению металла шва раскислителями, что приводит к ухудшению механических свойств соединения. Поэтому для получения качественных соединений необходимо при сварке в среде углекислого газа иметь в сварочной ванне достаточное количество раскисляющих элементов.

Элементы-раскислители вводятся в сварочную ванну обычно за счет проволоки (Св-08Г2С, Св-08ГС).

Химический состав металла шва зависит не только от основного и электродного металла, но и от параметров режима сварки, особенно от U_д (напряжение дуги) и I _св(сварочный ток).

При повышении сварочного тока и уменьшении напряжения увеличивается температура дуги и уменьшается время пребывания капель электродного металла в контакте с газом, т. е. уменьшается время накапливания капли на конце электрода. Вследствие этого уменьшается степень выгорания раскислителей из сварочной проволоки.

Наоборот, повышение напряжения на дуге приводит к значительному обеднению металла шва раскислителями, так как процент выгорания их в столбе дуги повысится за счет того, что увеличится время контакта капли электродного металла с газом.

Влажность и расход углекислого газа также влияют на качество шва. С повышением влажности СО₂ повышается количество растворенного в металле шва водорода, который образуется при диссоциации воды: 2Н₂O = 2Н₂ + O₂; Н₂ = H + H

Зависимость содержания водорода в металле шва от влажности углекислого газа приведена ниже:

Если количество водорода, содержащегося в сварочной ванне, превосходит предел его растворимости в металле к началу кристаллизации ванны, то поры в шве неизбежны, что снижает механические свойства сварного соединения.

Для получения плотных швов в углекислом газе должно быть не более 0,04% растворенной воды и не более 0,1% воды в свободном состоянии, поэтому необходимо тщательно осушать углекислый газ, предназначенный для сварки.

При недостаточном расходе углекислого газа в зону сварки проникает воздух. Из-за этого в металл шва попадает азот, что приводит к образованию пор как и при попадании водорода. Кроме того, азот увеличивает твердость и хрупкость металла шва, т. е. снижает пластичность соединения. Азот в металл шва может попасть и из углекислого газа, загрязненного им, поэтому содержание азота в углекислом газе не должно превышать 0,1%.