Стальные трубы без защитного покрытия быстро корродируют и выходят из строя. Поэтому была разработана технология нанесения защитного цинкового слоя, который увеличивает срок службы материала почти в десять раз.
Оцинкованные трубы сегодня используются повсеместно, они дешевле изделий из нержавейки и по техническим характеристикам им не уступят. Но есть негативный момент, связанный с температурой плавления цинка и другими свойствами этого металла.
Трудности сваривания
Когда производится сварка оцинкованных труб, то температура в зоне сваривания достигает +1200 ℃. Происходит выгорание цинкового слоя. Этот металл начинает закипать уже при +906 ℃. То есть, получается, что на участке стыка двух труб образуется зона без защиты. Но и это не все отрицательные стороны сварки оцинкованных труб.
Газообразный цинк вредное для человека вещество. Попав в дыхательные пути, он приводит к удушью. Поэтому сварка в помещениях без организации хорошо действующей вентиляции запрещена. К тому же по техники безопасности сварщик должен надеть под маску респиратор.
При высокой температуре цинк начинает интенсивно испаряться, что приводит к образованию внутри стали раковин и пор. А это снижение качества места соединения и прочности стыка двух оцинкованных труб.
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.
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.
Выбор электродов
Как уже было сказано, процесс сварки сопровождается выделением тепловой энергии, поэтому цинк начинает интенсивно испаряться. Есть большая вероятность, что этот металл попадет в сварочную ванну и смешается со сталью.
А это приведет к образованию пор и трещин на уровне кристаллизации стали, и, как следствие, к снижению качества стыка соединяемых изделий. Поэтому основное требование к сварке оцинкованных труб – это удаление цинкового слоя в зоне соединения.
Если нет возможности удалить защитное покрытие, тогда для соединения оцинкованных труб используются именно специальные электроды. В принципе, сварка оцинкованного изделия практически ничем не отличается от такого же процесса соединения обычной стали. Но есть и свои нюансы.
Во-первых, сам электрод для сварки представляет собой металлический стержень, покрытый порошком. Именно разновидность порошкового слоя влияет на то, какие металлы можно варить.
В случае со сваркой оцинкованных труб используются электроды или с рутиловым покрытием или с основным. Первый используется, если трубы изготовлены из углеродистых сталей (к примеру, сталь 20), второй, если изготовлены из низколегированной стали (С345).
Рутиловое покрытие
Применяются электроды с рутиловым покрытием. Рутил – это минерал в виде оксида титана. Он в порошковом покрытии применяется в виде концентрата с содержанием более 50%. В состав также входят алюмосиликаты и карбонаты.
Получаемый при сварке шлак имеет высокую щелочность, поэтому металл соединения обладает такими показателями, как высокая ударная вязкость и повышенная защита от образования горячих трещин.
Единственное требование к рутиловым электродам для сварки оцинкованных труб – это перед началом процесса просушить их в течение часа при температуре +200 °C. Но использовать расходники можно лишь через сутки.
Основное покрытие
Могут использоваться электроды с основным покрытием. Этот порошковый слой имеет сложную рецептуру, куда входит большое количество разных химических веществ: магний, кальций, шпат плавиковый и ферросплавы.
При сгорании внутри зоны сваривания порошок выделяет углекислый газ и окись углерода, которые защищают расплавленный металл от воздействия кислорода и водорода. Два последних снижают качество сварки. Обычно этими электродами проводят сварку трубопроводов из труб с толстой стенкой.
Нюансы процесса
Что касается самого процесса сварки, то в его основу ложится толщина стенки трубы. Если этот показатель не превышает 3 мм, то концы труб соединяются электродом без предварительной подготовки, оставляя между ними зазор 2-3 мм.
Конечно, чистота поверхностей (и внешней, и внутренней) должна быть идеальной, поэтому их очищают от загрязнений и обезжиривают спиртом или растворителем.
Если толщина более 3 мм, тогда на концах оцинкованных труб делают фаску с притуплением 1,5-2 мм в зависимости от толщины стенки. Пространство между фасками в процессе варки заполняют расплавленным металлом от электродного стержня.
Важно правильно подобрать силу тока на сварочном аппарате и диаметр электрода. Большой ток приведет к прожиганию соединяемых изделий.
То же самое касается электродов с большим диаметром. И наоборот, если ток небольшой величины или мал диаметр расходника, то произойдет непровар. А это снижение качества стыка.
Многое будет зависеть и от скорости движения электрода вдоль сварочной зоны. Здесь, как и в предыдущих случаях, медленное движение – это вероятность прожигание стали и оцинкованного слоя.
Большая скорость – это все тот же непровар. Подходящая скорость сварки приходит с опытом. И чем чаще приходится варить оцинкованные трубы, тем качественнее получается шов.
Последующая обработка стыка
После окончания сварки рекомендуется стык двух оцинкованных труб обработать антикоррозионным составом. Оно должно иметь три основных качества:
- хорошо скрепляться с металлической поверхностью;
- быть устойчивым к коррозионным процессам, хотя бы на уровне цинкового покрытия;
- легко наноситься без использования специального оборудования или инструментов.
Популярностью для покрытия стыка пользуется специальная краска, в состав которой входит более 94% цинковой пыли. По сути, это цинк в виде пыли, в который вносятся неомыляемые связующие компоненты.
Поэтому краска легко наносится кисточками или валиками на любые поверхности: горизонтальные, вертикальные или наклонные, где она хорошо держится и не стекает.
Применение газовой горелки
Соединить две оцинкованные трубы можно с помощью газовой горелки. Все чаще используют технологию под маркировкой «UTP», которую в свое время изобрели немцы.
Для этого они использовали флюс марки «HLS-B», защищающий цинковое покрытие от выгорания. Сегодня предлагаются по этой технологии стержни марки UTP-1 – это медно-цинковый припой в виде прутка толщиною 2 мм. С его помощью можно варить не только изделия из оцинковки, но и медные сплавы, чугун.
Подготовка и пайка
Подготовка к процессу идентично той, которую применяют для сварки оцинкованных труб электродами. Но есть определенные особенности и нормы, которые устанавливают ГОСТы и СНиПы.
Номер грелки выбирается на 1-2 позиции меньше, чем при сварке обычных стальных труб.
В ацетиленовое пламя добавляется больше кислорода. Это делается для того, чтобы кремний, который является компонентом припоя, соединялся с кислородом и образовал оксид.
Именно последний является главным защитным ингредиентом в процессе сдерживания испарения цинка. При этом пламя должно быть стабильным, оно не должно скакать, что приведет к перепадам температурного режима в зоне сварки.
Предварительно концы труб нагреваются на ширину до 5 см.
Что касается номера горелки, то здесь зависимость прямая от диаметра трубы:
- диаметр до 250 мм при толщине стенки 2-6 мм – номер горелки 1 или 2;
- больше 250 мм при той же толщине – номер горелки 3 или 4.
Сама пайка – это внесение прутка припоя в зону соединения, где он нагревается горелкой и расплавляется. При этом очень важно направлять огонь не на концы соединяемых оцинкованных труб, а на припойный стержень.
Для такой технологии лучше использовать сварку на себя, когда пруток движется перед горелкой. Кстати, она должна подноситься к месту стыка под углом 40°.
Нанесение флюса
Но перед сваркой место соединение двух оцинкованных труб заполняется флюсом «HLS-B». Это пастообразное вещество, которое наносится на концы так, чтобы им заполнился участок с каждой стороны стыка длиною не меньше 2 см.
При этом надо учитывать, что толщина слоя флюса должна быть в два или три раза больше, чем при пайке обычных труб.
Завершающий этап
Если пайкой соединяют оцинкованные трубы толщиною до 4 мм, то сварка проводится за один проход. Если больше данного показателя, то за два или три. После завершения работ и остывания стыка флюс, который остался поверх соединения, удаляют водой и металлической щеткой.
Усердствовать не надо, чтобы не повредить цинковое покрытие. Внутренняя поверхность соединенных изделий промывается водой, которой заполняется трубопровод на сутки.
Сварить оцинкованные трубы не так просто, как может показаться на первый взгляд. Небольшое отступление от норм и правил приведет к серьезным дефектам, которые отразятся на качестве конечного результата.
]]>
