Сварка оцинковки в листах — как правильно делать и другие особенности процесса

Какие технологии применяют

Учитывая все выше упомянутые минусы сваривания оцинкованных труб, были разработаны две специальные технологии, в которых процесс сварки проводится так, чтобы оцинковка не разрушалась.

В первой технологии зона сварки обрабатывается специальным материалом – флюсом, который закрывает собою стык и не дает цинку выгорать, то есть, переходить в газообразное состояние.

https://www.youtube.com/watch?v=po6Q8Vds3dg

Он на себя оттягивает часть тепловой энергии, а внутри под флюсом цинк расплавляется и становится вязко-жидким. Этот металл обволакивает собою соединение двух оцинкованных труб, равномерно покрывая их концы. Защитный слой, таким образом, не нарушается.

Во второй технологии используют специальные электроды, которые могут выдерживать ток большой силы. В основе этого метода лежит позиция сокращения времени сварки, в течение которого цинк не успевает испаряться.

То есть, процесс сварки производится настолько быстро и без снижения качества соединения, что защитное покрытие не успевает превращаться в газ.

Эти технологии сегодня используется повсеместно, когда дело касается сварки именно оцинкованных труб. И не только тех, которые собираются в трубопроводы для газа или в несущие конструкции в строительстве.

В водопроводе под действием проточной воды цинк растворяется и частично выводится наружу. Так что для здоровья человека он опасности не несет.

Методы сварки

Чтобы максимально качественно сварить оцинкованные трубы, можно прибегнуть к одному из нескольких способов.

• Первый метод предполагает механическую очистку изделия посредством абразивного наждачного круга либо щетки. Затем оцинковка сваривается так же, как обычные черные трубы. Нюанс заключается в том, что шов, который очищен от цинка не будет защищен от коррозийных процессов, а это значит, что срок эксплуатации изделия будет недолгим. Под воздействием влаги труба очень быстро начнет ржаветь и ее придется менять.

Обратите внимание! Защитить участок без антикоррозийного слоя можно катодным путем, т.е. цинк надо переместить на оголенную зону электрохимическим способом

• Другой метод, предполагает соединение оцинкованных труб, не повреждая антикоррозийное покрытие. Для выполнения такой работы в процессе пайки надо нанести специальные флюсы. Подобная технология сварки оцинкованных труб используется в том случае, когда нельзя очистить стыки от цинка. Такой метод хорошо подходит для сваривания коммуникация в системе водоснабжения. Флюс абсолютно безвреден для здоровья, т.к. в воде он полностью растворяется. Сам процесс сварки заключается в следующем: перед начало сварочных работ внешние и внутренние поверхности кромок труб надо хорошо зачистить, чтобы образовался блеск. Заготовки надо прогреть на 20-30 сантиметров в длину со всех сторон. Флюс также нужно нагреть. Он не должен быть ни жидким, ни твердым (состояние должно быть чем-то средним). Затем его надо нанести на место соединения плотным слоем. Его функция заключается в том, что он берет избыточное тепло от сварочного аппарата, тем самым не позволяет цинку испариться.

Обратите внимание! Изначально флюс имеет желтый цвет, после того, как он нагревается – он становится белым, а в момент, когда стык доходит до температуры пайки, он уже прозрачный. Следовательно, наблюдая за цветом флюса, вы поймете когда можно начинать процесс пайки

Используя для пайки горелку очень важно правильно подобрать размер сопла, на выбор которого влияет толщина стенок деталей из цинка.

Осуществляя пайку, нужно помнить, что сопло горелки должно быть на размер меньше, чем при стыковке обычной стальной трубы идентичного размера.

Выбрать правильный размер сопла крайне важно, т.к. при использовании слишком большого – ваша заготовка может попросту перегреться, что естественно приведет к испарению цинка. Если размер сопла будет слишком маленьким, то поверхность материала наоборот не дойдет до нужного температурного режима и припой может попросту к ней прилипнуть.

В процессе пайки используют ацетиленокислородное пламя, выставляемое на избыток кислорода, который опять же нужен для того, чтобы цинк не испарился. Поскольку в момент, когда припой плавится, избыточное количество кислорода вступает в реакцию с кремнем и в итоге образуется его оксид, предотвращающий процесс испарения.

Обратите внимание! Особо внимание стоит уделить горелке, ее пламя должно быть хорошо отрегулировано, чтобы тепло было сосредоточено на кромках и в зазоре между соединяемыми деталями. Если не соблюдать данную технологию, то место, где образуется шов может перегреться

• Третий вариант — ручная электродуговая сварка оцинкованных труб. Как уже отмечалось, для того чтобы стыковые швы были качественными надо применять специализированные электроды для сварки оцинкованных труб. Соединяя оцинкованные заготовки методом ручной дуговой сварки, надо использовать электроды с рутиловым покрытием. Для изделий, выполненных из стали невысокого качества, подойдут электроды с основным покрытием.

Электроды с рутиловым покрытием обладают рядом положительных свойств:

• они зажигаются очень легко и быстро,
• благодаря сварочной дуге, которая образуется, сварочные швы получаются прочные качественные, без пор и трещин,
• в процессе работы разбрызгивается совсем небольшое количество плавленного материала.

Нанесение защитного покрытия

Восстановление оцинковки в условиях заводского цеха проводят катодным напылением. Процесс имеет электрохимическую природу, а потому неприменим в полевых условия. При монтаже бытовых коммуникаций альтернативной защитой служит покраска труб. Покрытие требует постоянного контроля и обновления при ржавлении труб.

Более стойкий защитный эффект оказывает краска с содержанием цинковой пыли более 90%. Наносят ее с помощью обыкновенной кисти. Существует способ восстановить цинковое покрытие наплавлением на поверхность стыка химически чистой цинковой проволоки.

В наше время многие отрасли промышленности и строительства достаточно часто применяют оцинкованную сталь, которая считается превосходным конструкционным материалом. Такая сталь стойкая к воздействию коррозионных процессов и при этом стоит сравнительно недорого (относительно нержавеющей стали).

Помимо этого, оцинкованные трубы имеют весьма привлекательный внешний вид, что позволяет применять их в различных дизайнерских задумках. Для соединения оцинкованных труб практически во всех случаях используют сварку. Сварка оцинкованных труб — дело несложное, но имеющее свои определенные нюансы, с которыми следует ознакомиться перед началом сварочных работ.

Схема технологии цинкования труб.

Нюансы процесса

Сваривание оцинкованного и черного металла может выполняться с применением газовой и электродуговой сварки. В зависимости от характера работ допускается применение ручных и механизированных видов, но в любом случае шов формируется методом наплыва с частым отрыванием электрода, а сварка «оцинковки» с черным металлом завершается проковкой.

То есть металл шва с температурой не ниже 80°С подвергают воздействию ручного ударного инструмента. Удары наносят равномерно по всей длине стыкового соединения и с небольшим приложением силы Это нивелирует остаточные напряжения и придаст телу шва большей пластичности.

Диаметр присадочного материала выбирается с учетом толщины свариваемых элементов:

• до 3 мм – Ø 0,6…0,8 мм;
• 3…4 мм – Ø 0,8…1,0 мм;
• более 4 мм – Ø 1,0…1,2 мм.

Сварка инвертором

Как указывалось выше, стабильность горения дуги во многом зависит от источника питания. К тому же она должна обладать достаточным запасом эластичности при удлинении. И чем меньше отклонение тока от заданного параметра при изменении длины дуги, тем она стабильней и эластичней.

Сегодня новейшие достижения в схемотехнике сварочных аппаратов значительно расширили их функционал и позволили создать инверторные источники питания, которые стали широко применяться для сварки и наплавки не только черных и цветных сплавов, но и оцинкованной стали.

Цифровое синергетическое управление обеспечивает им высокие динамические свойства и позволяет автоматически адаптировать параметры сварочной дуги в режиме реального времени с учетом характеристик свариваемого металла, диаметра присадочного материала и других факторов.

Обработка сварного шва

Эпоксидная краска с повышенным содержанием цинка, неорганическая цинк-силикатная краска, припой на основе Zn, цинковый аэрозоль для распыления на защищаемую поверхность – все эти материалы позволяют восстановить антикоррозионное покрытие и обеспечить декоративность шва и околошовной зоны. Перед их нанесением необходимо будет:

• удалить окалину и следы шлака;
• выполнить обезжиривание;
• дождаться полного высыхания обработанной поверхности.

С технической точки зрения, контактная сварка «оцинковки» также является полуавтоматической. Это обусловлено тем, что она выполняется на специальных машинах, но с применением ручного труда. Используют ее только для промышленных масштабов производства и при работе с оцинкованным листом толщиной до 0,5 мм.

За счет концентрации высоких температур в микроскопической точке исключается нагрев прилегающего слоя цинкового покрытия и в результате образуется диффузионное сварное соединение черного металла с обрамляющим защитным кольцом из цинка. Соответственно, в таком случае дополнительной антикоррозионной обработки не потребуется.

Сварка оцинковки с черным металлом

На вопрос о том, можно ли приварить «оцинковку» к металлу углеродистого стального проката, любой сварщик ответит утвердительно. Но подходить к работе следует с особой тщательностью, так как разница в температурах и тепловом расширении металлов на свариваемых участках может спровоцировать коробление и значительные остаточные напряжения.

Особенности и вред процесса пайки оцинковки

Пайка представляет собой процесс создания неразъемного соединения за счет использования припоя. Расплавляясь, его металл заполняет зазор между деталями, а так как он легкоплавкий, сталь нагревается до температуры ниже своего плавления. Но в случае с оцинкованным прокатом термическое воздействие распространяется и на цинковое покрытие, которое, как мы уже говорили, начинает плавиться при температурах выше 420°С и испаряться при 907°С.

Температурный режим пайки определяется химическим составом припоев, которые в свою очередь разделяют на низко- и высокотемпературные. Первые содержат свинец, сурьму, олово и расплавляются при температурах до 550°С, в основу второй группы входит медь, цинк и серебро, а температура плавления припоев достигает свыше 550°С.

Соответственно, существует высокая доля вероятности, что при пайке оцинкованной стали оксиды цинка также будут выделяться в окружающее пространство, к тому же большинство флюсов при нагреве также выделяет токсические летучие соединения. Поэтому пайка и сварка «оцинковки» вред причиняют здоровью людей и, как вредные технологические операции, должны выполняться исключительно в хорошо проветриваемом помещении.

При работе на улице сварщик должен выбрать положение, при котором чистый поток воздуха будет максимально поступать к нему, а не от него. Также стоит обратить внимание на экипировку, так как при выполнении пайки работники часто игнорируют использование средств индивидуальной защиты.

Особенности сварки оцинковки

Легкоплавкость защитного слоя делает сварку оцинкованной стали непростой задачей. Подбор оптимального режима сварки не сможет ее решить. Выход из ситуации – ручная дуговая сварка инвертором с применением специальных электродов с защитным покрытием. Альтернатива – применение присадочной проволоки и полуавтомата для работы в среде защитного газа.

Важно! Пары цинка – опасное вещество. Категорически не рекомендуем производить сварку оцинковки в непроветриваемых помещениях. Не следует забывать про средства индивидуальной защиты – использование респиратора обязательно!

Присадочный материал имеет медно-кремниевую или алюминиево-бронзовую рабочую составляющую, которая положительно влияет на качество сварки. Особенности данного процесса следующие:

1. Обработка шва. Полученное соединение легко поддается механической обработке.
2. Качество соединения. Шов имеет катодную защиту и не подвержен воздействию коррозии.
3. Стабильность процесса. Он характеризуется практически полным отсутствием брызг и малой степенью выгорания.

Сварка отверстий в оцинковке имеет свои особенности. Заделка отверстий предполагает их предварительную очистку от загрязнений, следов коррозии или нефтепродуктов. При значительном диаметре окна используют специальные конусные вставки, которые точечным методом фиксируются по периметру.

При толщине металла более 2 мм применяются перегородки или пробки из низкоуглеродистого металла. Незначительные проколы предварительно рассверливают до размера 18–20 мм. Внутренняя поверхность отверстия должна быть гладкой, без следов резьбы или каких-либо загрязнений.

Подбор электродов

Первое, что вам понадобится для выполнения сварочных работ с трубами отопления или другими сооружениями, это электроды. От качества этого расходного материала будет зависеть не только надежность полученных сварных швов и герметичность системы, но и процесс выполнения работ.

Под электродом понимают тонкий стальной стержень со специальным покрытием, которое позволяет обеспечить устойчивую дугу в процессе электросварки труб, и задействовано в формировании сварного шва, а также предотвращает окисление металла.

По типу сердцевины бывают такие электроды:

1. С неплавящейся серединкой. Материалом для такой продукции служит графит, электротехнический уголь или вольфрам.
2. С плавящейся серединкой. В данном случае в качестве сердечника служит проволока, толщина которой зависит от типа сварочных работ.

Что касается внешней оболочки, то множество электродов, которые встречаются на рынке, стоит разделить на несколько групп.

Итак, покрытие может быть:

• Целлюлозное (марка С). Эти изделия применяются главным образом для выполнения сварочных работ с трубами крупных сечений. Например, для монтажа магистралей для транспортировки газа или воды.
• Рутилово-кислотное (RA). Такие электроды оптимальны для сварки металлических труб отопления или водопровода. В данном случае сварочный шов покрывается небольшим слоем шлака, который легко удаляется постукиванием.
• Рутиловое (RR). Данный тип электродов дает возможность получить очень аккуратные сварочные швы, а образующийся в процессе работы шлак очень просто удаляется. Преимущественно такие электроды используются в местах угловых соединений или при наваривании второго или третьего слоя.
• Рутилово-целлюлозное (RC). Подобными электродами можно выполнять сварочные работы абсолютно в любой плоскости. В частности, они очень активно применяются для создания длинного вертикального шва.
• Основное (B)

Правила сварки оцинкованных труб

Чтобы качественно произвести сварку оцинкованных труб, нужно следовать определенным правилам:

Схема сварки труб разного диаметра.

1. Во время сварочных работ нужно внимательно следить за цинком — он не должен перегреться. Такое условие необходимо для обеспечения эффективной коррозионной защиты.
2. Места, предназначенные для соединения оцинкованных труб, должны зачищаться до блеска металла и быть обезжиренными. Для защиты цинка при его нагреве нужно наносить на соединительные места флюсовый слой. Количество наносимого флюса должно быть больше в два раза количества флюса, необходимого для нормальной пайки.
3. Материалам с толщиной стенок меньше чем 3 мм, специально подготавливать кромку не требуется. Они должны иметь скосы и грат.
4. Горелка при сварке оцинкованных труб должна быть на один-два номера меньше, чем горелка для аналогичной сварки стальных труб.
5. Выставлять газовое пламя необходимо таким образом, чтобы оставался маленький избыток кислорода.
6. Все заготовки нужно обязательно предварительно подогреть на значительную ширину.
7. Пруток с нанесенным на него покрытием устанавливают в месте стыка и плавят огнем горелки. Огонь горелки должен направляться именно на пруток, а не на сам материал.
8. После завершения сварочных работ флюс нужно удалять.

Сама по себе варка оцинкованных труб является довольно несложным процессом, но сварщик должен знать правила работы с таким непростым металлом, как цинк.

Различные методы сварки цинка и сплавов, общие рекомендации.

Сварка полуавтоматом

Полуавтоматическая сварка выполняется в защитной аргоновой среде или в углекислом газе. Диаметр проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемых оцинкованных конструкций.

Сварка оцинковки с применением полуавтомата имеет следующие особенности:

• тонколистовой металл следует варить точечно, в таком случае вероятность сквозного прожога будет минимальной;
• получить качественный сварной шов при напряжении менее 220В можно только с применением проволоки, диаметр которой составляет меньше требуемого на 0,2 мм;
• для соединения деталей в среде без защитной газовой атмосферы нужно использовать присадки;
• к заготовке цепляется положительный контакт, а к присадке — отрицательный.

Преимущества варки полуавтоматом:

• выполнение работ в присутствии или отсутствии защитной газовой атмосферы;
• высокое качество сварного шва: ровный, равномерный, однородный;
• выдержка широкого диапазона токовых параметров.

Недостатки:

• при наличии воздушных потоков от ветра или вентиляционной системы запрещено пользоваться данным методом;
• нужно использование габаритных баллонов с газом;
• требуются жёсткие шланги для подачи газа к месту проведения работ от баллонов.

Сварка оцинкованной заготовки

Технология электродуговой сварки оцинкованных труб

Кроме правильного выбора типа электродов, на качество шва влияет квалификация сварщика. Процесс требует аккуратной, но быстрой работы. При замедлении процесса легко прожечь соединение насквозь. При быстром ведении электрода шов получается с непроварами.

К таким же дефектам стыка приводит неправильный выбор диаметра электродов. Мощность электрической дуги напрямую зависит от толщины проволоки электрода. Для труб со стенкой в 1,5-3 мм оптимальным диаметром будет проволока в 2-3 мм.

Обратите внимание! Оптимальную скорость сваривания оцинкованных труб не устанавливают распоряжением. Квалифицированный сварщик приобретает навыки ведения электрода опытным путем.

Особенности соединения оцинкованных труб сварным методом:

• Тонкостенные трубы соединяют без предварительной обработки торцов.
• Для соединения толстостенных труб потребуется предварительно снять фаску. Делать это нужно частично, без образования острого края. Частичный скос кромки при соединении торцов встык должен обеспечить образование канавки, которая и заполняется при сварке.
• Электроды подбирают по толщине стенки трубы. Номер газовой горелки для оцинковки выбирают на два размера меньше, чем при сварке черного металла.
• В процессе пайки без удаления цинкового слоя следует следить за тем, чтобы напыление не «кипело».
• При работе горелкой пламя направляют на припой, а не на трубы.
• После сварки излишки флюса удаляют.

Попадание флюса внутрь трубы при работе на водопроводных коммуникациях безопасно для человека, поскольку он легко вымывается водой и не ядовит.

Выводы

1. Применение правильной корректировки сварочного тока при серийной точечной сварке приводит к увеличению количества точек со структурой А, но, поскольку рабочие поверхности электродов изнашиваются, структура металла шва приближается к типам С или В. Механические свойства сварных точек становятся все более дифференцированными.
2. Сварка с использованием чрезмерно загрязненных электродов приводит к получению точек без сформирования литого ядра, характеризуемых относительно низкой прочностью (тина Е).
3. Сварные точки, полученные при использовании инверторного источника питания на постоянном токе характеризуются существенно лучшим строением (типа А), чем точки, выполненные на переменном токе (встречаются точки типов В и С). Большинство сварных точек в серии обладало требуемыми механическими и геометрическими характеристиками, установленными при проведении испытаний на разрыв и сдвиг и при анализе поперечных шлифов, соответственно.
4. Точки, выполненные с использованием электродов со сферическими рабочими поверхностями, имеют лучшее качество, чем с плоскими.
5. Определение коэффициента корректировки сварочного тока для серийной точечной сварки пластин с дополнительным органическим покрытием, требует в определенных условиях производства учета как механических свойств соединений, так и строения точек.
6. Односторонняя сварка пластин с толстыми металлическими (более 15 мкм) покрытиями требует применения специальной программы сварки, в которой учитываются изменяющиеся значения силы сварочного тока и давления.