Potahování kovových povrchů zinkem je oblíbeným a cenově výhodným způsobem ochrany před oxidativním poškozením. V důsledku toho se na vnější straně vytvoří vrstva zinku se silným oxidovým filmem.
Oxidy zinku, na rozdíl od podobných sloučenin železa, mají hustou strukturu s minimálním počtem drobných pórů. Vlhkost a kyslík z prostředí nemohou proniknout do mikrobuněk a způsobit poškození. Ale svařování galvanizované oceli bez speciálních znalostí a dovedností představuje určité potíže.
Materiálové vlastnosti
Existuje několik technologií zinkování s různými tloušťkami ochranného povlaku. Tloušťka vytvořené vrstvy se pohybuje v rozmezí od 2 μm do maximální hodnoty 150 μm.
Při svařování jakéhokoli pozinkovaného výrobku, například plechu, se kov zahřeje na teplotu přesahující 1000 °C. Proces je doprovázen negativními jevy:
- zinek přechází nejprve do kapalné fáze, poté do plynného skupenství. Jeho teplota tání je 906 °C;
- páry pronikají nejen do vzduchu, ale i do podkladu a narušují strukturu základního kovu;
- Částice odpařování narušují kvalitu pozinkovaného švu.
Největším nebezpečím je toxicita výparů. Galvanizace při svařování je zdraví škodlivá. Pracoviště musí mít silné větrání svařovacího prostoru a účinné celkové větrání místnosti.
Odstranění povlaku
Existuje několik způsobů svařování pozinkované oceli. Výběr závisí na kvalitě kovu, tloušťce povlaku na něm a vyhlídkách na použití struktury.
Nejjednodušší je odstranit povrchovou vrstvu zinkování mechanicky. K tomu jsou vhodná jakákoli tvrdá brusiva. Galvanizace vyžaduje velké úsilí při čištění.
Vrstvu můžete odstranit tepelně, ale při zahřátí jsou opět možné škodlivé výpary. Existují chemické způsoby, jak odstranit povlak v oblasti budoucích švů.
Problémem jsou zbytky nechráněných kovových ploch v blízkosti švu. Galvanizace s takto exponovanými místy může v budoucnu podléhat korozi, která způsobí poškození celé konstrukce..
Výběr elektrod
Pokud je technicky nemožné odstranit vnější vrstvu, můžete použít jiný přístup, přijatelný pro nátěry o tloušťce nejvýše 15 mikronů.
Svařování pozinkované oceli s nízkým obsahem uhlíku lze provádět elektrodami potaženými rutilem (ANO-4, MR-3, OZS-4). Oxid titanu, který obsahují, zjednodušuje počáteční a opakované zapalování oblouku, snižuje ztráty v důsledku tvorby rozstřiku a zajišťuje pevnost a těsnost švu.
Pro svařování nízkolegovaných ocelí potřebujete elektrody se silnými bazickými tavidly (UONI-13/45, UONI-13/55, DSK-50). Aby se zabránilo tvorbě pórů, je třeba zvýšit svařovací proud o 10 – 50 A.
Proces by měl být prováděn opatrně, snížit rychlost o 10 – 20% ve srovnání s konvenčním svařováním. Práce s pozinkovanou ocelí při svařování vyžaduje speciální dovednosti. Budete muset přibližně zdvojnásobit vzdálenost mezi hranami, které mají být spojeny. Splněním všech požadavků můžete získat dobrý svar.
Když je tloušťka potahové vrstvy větší než 15 mikronů, ale méně než 40 mikronů, je účinná jiná technologie. Je nutné střídat pohyby vpřed se zpětnými pohyby s elektrodou, dokud není galvanizace čistá.
Je důležité zaměřit se na požadované hranice a nepoškodit vrstvu v sousedních oblastech. Tato účinná metoda čištění povrchu vytváří odolný šev.
Použití poloautomatického zařízení
Dobrý výsledek se dosáhne při svařování pozinkované oceli pomocí poloautomatu se správně zvolenými přísadami. Praxe potvrdila účinnost přísad obsahujících měď v kombinaci s křemíkem, hliníkem nebo manganem. Mohou to být tyto látky: CuSi3, CuAl8, CuSi2Mn. Pevnost spoje a snadnost následného obrábění závisí na poměru součástí.
Kombinace mědi a křemíku, kterou galvanizace obsahuje, přispívá k vytvoření nepříliš pevného, ale snadno zpracovatelného švu.
Anorganický kompozit měď-hliník se doporučuje především pro výrobky obsahující hliník ve svařitelných konstrukcích.
Třísložková látka mědi, křemíku a manganu zajišťuje svar se zvýšenou pevností. Následně je třeba vynaložit značné úsilí na jeho zpracování.
Měď se taví při teplotě nižší, než je teplota tání ocelových slitin. Proto je takové svařování pozinkované oceli velmi podobné pájení.
Drát, stejně jako přísada, musí být přiváděn do pracovní oblasti hladce a přesně do hrotu, který zajišťuje kontakt. Pro krmení je lepší použít pohon se 4 válečky a hrot pečlivě vybírat podle velikosti.
Pokud je vše provedeno profesionálně a správně, pak jsou základní kov i šev chráněny před korozí s minimální počáteční spotřebou energie na svařování.
Pracovní plocha je čištěna přísně v rámci určených rozměrů. Při zahřátí na svařovací teplotu nedochází k rozstřiku materiálů. V tomto případě je galvanizace svařena pevně.
Aby byla zajištěna stabilita procesu, zdroj napájení a režimy nastavení jsou pečlivě vybrány. Maximální kvality galvanizovaného svaru je dosaženo pulzním proudem v inertním prostředí argonu. Jako ochranné plyny lze použít i helium, oxid uhličitý nebo jiné inertní plynné látky.
bodová metoda
Galvanizace s přísadami Al, Mn, Si (tzv. TRIP oceli) je široce používána v automobilovém průmyslu. Materiály lze úspěšně svařovat při správném provedení odporového bodového svařování.
Při provádění sériových operací se v souladu s referenčními indikátory volí tvar a rozměry elektrod s přihlédnutím k tloušťce pozinkovaného materiálu.
Výsledný spojovací bod se vyznačuje pevností, která je vyšší než u originálních plechů. Při kontrole přetržení švu neprochází čára přetržení bodem svařování, ale poblíž.
Svařovací stroje invertorového typu pracují na stejnosměrný nebo střídavý proud. Metoda, která poskytuje dobré výsledky, vyžaduje hodně energie.
Populární je kontaktní zařízení, které dodává tři druhy impulsů: pro předehřívání pracovního prostoru, přímé svařování pozinkované oceli a následné tepelné zpracování.
Při bodovém svařování jakýchkoli materiálů, včetně pozinkované oceli, se elektrody znatelně opotřebovávají. Proto je na stacionárních svařovacích stanicích automatická možnost nastavení režimů a přizpůsobení procesu jako celku.
Je téměř nemožné to udělat pomocí ruční technologie. Během jednoho cyklu je změna velikosti a tvaru švu nepřijatelná. Bodové svařování v průmyslových tocích se provádí pomocí moderního, plně automatizovaného zařízení.
Jak svařovat trubky
Přístupy k instalaci a opravám potrubí ze slitin kovů se zinkovým povlakem jsou stejné jako při práci s jinými výrobky.
Lze použít tavidla. Nejprve je třeba svařované trubky důkladně vyčistit zvenčí i zevnitř a poté zahřát. Pokud průměr nepřesahuje 3 mm, není třeba okraje speciálně opracovávat.
U trubek s velkým průměrem jsou okraje otevřeny o 90 stupňů a otupeny o 1,5 mm. Šířka spáry při svařování je v obou případech 2-3 mm. Změkčené tavidlo se nanáší na pozinkovaný povrch ve dvojnásobném množství, než se používá u ocelových trubek bez povrchové úpravy.
Pokud průměr trubky nepřesahuje 250 mm a tloušťka kovu je 6 mm, zvolte trysky o velikosti do 2 mm. Pro svařování širších trubek ze silného kovu jsou zapotřebí trysky o velikosti od 2 mm do 4 mm.
Dobrá kvalita při vysoké rychlosti provedení je zajištěna elektrickým obloukovým svařováním jakýchkoli pozinkovaných trubek. Vysoce kvalifikovaný svářeč, správný výběr elektrod a optimální rychlost procesu zajistí kvalitu pozinkovaného spoje. Aby se zabránilo oxidačním procesům po dokončení práce, musí být místo svařování a přilehlé oblasti ošetřeny speciálními sloučeninami.
Pozinkované ocelové trubky se často používají pro pokládku topných sítí, vodovodních a kanalizačních systémů. Při instalaci potrubí je nutné vzít v úvahu řadu nuancí spojených s rozdílem v teplotě tání zinku a oceli. Pokud připojíte chráněný kov konvenčními metodami, utrpí kvalita povlaku.
Zinkové výpary jsou velmi škodlivé, při práci s nimi je snadné se otrávit. Odloupnutí ochranného nátěru také nepřipadá v úvahu, linka začne rezivět ve švech, s tím je třeba počítat při svařování pozinkovaných trubek.
Je možné svařovat pozinkované trubky?
GOST poskytuje pravidla pro montáž vodovodních potrubí. Namísto tradičních metod svařování jsou k dispozici jiné metody, které neporušují ochranný zinkový povlak během procesu instalace. Ochranná vrstva se vaří při 906 °C a slitina se musí zahřát na 1200 °C. Jak v tomto případě svařit pozinkovanou trubku:
- Zrychlete dobu svařování, aby se zinek nestihl odpařit. Chcete-li to provést, musíte zvýšit teplotu v zóně tání úpravou proudů. Pokud ocel rychle dosáhne stavu, povlak se nepoškodí.
- Svařujte pomocí tavidla – speciální ochranné kompozice, která může zachovat integritu zinkového povlaku. Tavidla musí splňovat určité požadavky a nesmí obsahovat škodlivé složky, které se mohou rozpouštět ve vodě.
Metody svařování
Existují dvě technologie pro montáž potrubí: pozinkované trubky lze svařovat pomocí elektrického obloukového přístroje a plynového hořáku.
- Pro metodu elektrického oblouku se používají speciální elektrody s bazickým nebo rutilovým povlakem. Trubky se stěnou do 3 mm se svařují ihned, při větší tloušťce se okraje trubky otupují a zkosí, přičemž se ponechá tloušťka svaru. V místě švu je ponechána mezera 2–3 mm. Svařování se provádí při zachování proudu v rozsahu od 100 do 160 A. Při vyšší intenzitě je možné hoření dílů, při nízkém proudu chybí průvar. Nejprve se uchopí dva nebo tři spojovací body dvou trubek, aby se mezera během vytváření švu neotevřela. Elektrické svařování pozinkovaného povrchu se provádí metodou odlupovacího navařování. Každý následující bod se spouští s velkým zpožděním v lázni předchozí, důležité je, aby zinek vyhořel. Pro trvanlivost svaru musí housenka svarového kovu přesahovat tloušťku trubky o ¼. Chcete-li spojit začátek a konec svaru, odklepněte váhu a poté spoj znovu svařte tak, aby se vytvořila housenka o něco větší než zbytek švu. Svařování pozinkovaných trubek s elektrodami končí čištěním švu kovovým kartáčem: spoj je dobře vyčištěn, není třeba na něj nanášet ochranu.
- Plynové svařování je považováno za hlavní metodu montáže potrubí v městském prostředí. Vyrábí se pomocí tavidel a pájecích slitin. K tomu se používá slitina UTP 1 kombinovaná s tavidlem HLS-B, které se rozpouští ve vodě bez tvorby škodlivých sloučenin.
Mezi vlastnosti svařování galvanizovaných trubek patří správný výběr čísla hořáku a technika vytváření spoje. Proces pájení zahrnuje roztavení pájky v oblasti švu, plamen je nasměrován na pájku, tekutý kov rovnoměrně vyplní oblast spoje, aniž by došlo k poškození zinkové povlakové vrstvy potažené tavidlem.
Tloušťka pájky pro spoje se stěnou do 10 mm se rovná polovině tloušťky plus 1 mm, pokud je stěna silnější, pájka je ½. Při jednom průchodu se stěna vyvaří až na 4 mm, pokud jsou silnější, provede se dvojitá penetrace.
Výběr elektrod
Na elektrody pro svařování pozinkovaných trubek platí zvláštní požadavky:
- neměly by příliš stříkat, aby se poškodil ochranný povlak;
- snadné zapálení;
- tvoří vysoce kvalitní šev s nízkou rázovou pevností.
Stupeň povlaku elektrody se volí podle typu oceli: pro uhlíkovou ocel potřebujete rutil, pro nízkolegovanou ocel – základní. Rutilový povlak obsahuje až 50% oxidu titaničitého, nejoblíbenější značky: ESAB-SVEL OK 46.00, Electric Omnia 46, OZS-12, MP-3, UONI 13/55. Z elektrod se základním povlakem se pro svařování používají TML, TMU-21, TsU-5, TsL-20; TsL-39, obsahují fosfor a vápník. Průměr se volí podle speciálních tabulek v závislosti na tloušťce svařované trubky a tloušťce stěny, musí odpovídat SNiP 3.05.01-85.
Technologie svařování plynovým hořákem
Velikost hořáku se volí podle průměru trubky a tloušťky stěny: čísla 1–2 jsou vhodná pro trubky o průměru do 250 mm se stěnou do 6 mm; č. 3–4 – nad uvedené velikosti. Koncentrace kyslíku se zvýší, takže křemík obsažený v tavidle se zcela zoxiduje na oxid, vytvoří se tepelně izolační film a zinek se již při vysokých teplotách nevře. Plamen je nutné udržovat neustále, aby nedošlo k nedovaření.
Proces svařování pozinkovaných trubek
Přípravné práce
Před zahájením práce musí být potrubí připraveno:
- pokud je stěna silnější než 3 mm, je nutné provést zkosení pod úhlem otevření 80°, s tupostí 1-1,5 mm;
- konce jsou očištěny od nečistot, prachu a řezná hrana je očištěna od otřepů;
- položte trubky od konce ke konci s mezerou 3 mm;
- odmastěte povrch v oblasti spoje speciální směsí, pro toto použití měkkým hadříkem;
- Tavidlo se nanáší 2 cm od konců – pastovitá hmota, tloušťka vrstvy je minimálně 2 mm.
Proces svařování
- zapněte hořák a nejprve zahřejte trubku ve vzdálenosti až 30 cm od konce;
- musíte tavidlo zahřát, dokud se nezmění ze žluté na zcela průhlednou;
- při svařování se přídavný drát přitlačí na plochu spoje, mezi zkosení, pod plamenem hořáku se roztaví a vyplní prázdný prostor (u silnostěnných trubek je celý okraj zcela vyplněn);
- hořák směřuje na plnicí drát, jeho teplota tavení není vyšší než 950°C. Jak svařit šev není důležité, ale častěji je během práce pájka umístěna před plamenem, používá se technika „levá“, je pohodlnější držet hořák ve spodní poloze. Maximální úhel sklonu hořáku při vaření je 75°, pro přešívání náplně – od 15° do 30°.
Závěrečná práce
Na konci práce se tavidlo smyje a šev se vyčistí. Poté je svarová plocha ošetřena antikorozním nátěrem s vysokou koncentrací zinku. K ochraně proti korozi můžete použít jiné kompozice na bázi epoxidové pryskyřice a pryže.
