Сварные соединения оцинкованных труб

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.

Способы оцинковки стали

Существует несколько способов нанесения цинка на поверхность стали. Самыми распространенными считаются такие способы:

  • гальванический способ;
  • напыление;
  • горячее цинкование.

Гальванический способ

Гальванический способ покрытия заключается в процессе осаждения защитного металла на изделии с помощью электрического тока. Такой способ очень распространен, поскольку с его использованием можно получить защитное покрытие хорошего качества, с легкостью изменять толщину защитного слоя, бережно расходовать цветные металлы, находящиеся в дефиците (цинк, например). Это не наилучший из способов увеличения сопротивляемости схватыванию трущихся поверхностей. Но этот способ простой, технологичный и дает возможность проводить работы с большой точностью.

Напыление

Схема напыления цинка.

Способ заключается в распылении из специальных элекродуговых или газопламенных пистолетов расплавленного металла на поверхность, которую необходимо покрыть. Цинковая проволока закладывается в распылительный пистолет, плавится и выбрызгивается на изделие. Цинковые расплавленные капли на поверхности застывают, становятся похожими на мелкие чешуйки, которые формируют покрытие. Для применения такого способа оцинковки не требуется энергозатратного и крупногабаритного оборудования (ванн, к примеру). Напыление можно применять не только в условиях цеха, но также в полевых условиях непосредственно при монтаже.

Горячее цинкование

Схема процесса горячего цинкования стали.

Горячее цинкование считается самым крупномасштабным методом нанесения цинкового покрытия на сталь. Оно наносится путем кратковременного погружения в ванну с расплавленным цинком (температура цинка — около 500-520 градусов по Цельсию) предварительно протравленных или очищенных механически, обезжиренных крепежных изделий из черного металла. Перед погружением в цинковый расплав изделия проходят флюсование и подготовительный разогрев. После извлечения изделий из расплава они подвергаются центрифугированию с целью охлаждения и удаления излишков цинка. Такой вид оцинковки имеет очень широкое распространение. Он уникален тем, что создает двойную антикоррозионную защиту: собственно сама оболочка и возможность катодного восстановления стали при повреждении цинкового покрытия.

Толщина цинкового слоя, наносимого на поверхность стали, может варьироваться в диапазоне от 2 до 150 микрон.

Особенности соединения оцинкованных труб

Сегодня оцинкованные трубы часто используются в сооружениях коммуникации. Но такие трубы довольно проблематично соединить друг с другом, используя резьбу. Причиной тому являются особенности материала, из которого изготовлены такие трубы. И поэтому оцинкованные трубы с резьбовым соединением — явление очень редкое, потому что стоимость выполняемых работ в таком случае в разы растет.

Схема способов разделки труб перед сваркой.

В большей степени для соединения оцинкованных труб применяется традиционная сварка. Хотя при этом может возникнуть опасность того, что в местах сварки цинковое покрытие труб может нарушиться, а это часто может привести к возникновению коррозии. Цинк может обеспечить защиту небольших оголенных участков поверхности оцинкованных труб катодным путем (перенос на данные участки защитного слоя электрохимическим способом). Если же такие участки крупных размеров, то катодный перенос становится достаточно проблематичным и не может гарантированно защищать поверхности от воздействия коррозии.

Технологии сварки оцинкованных труб

При сварке оцинкованных труб используется специальная технология, при помощи которой можно добиться соединений без нарушения цинкового покрытия труб. В место соединения труб наносится флюс, который нужен для обеспечения защиты от выгорания цинкового покрытия. Такое покрытие под воздействием флюсового слоя, который предварительно разогревается до вязко-жидкого состояния, переходит в стадию расплавления, при этом не выгорая и не испаряясь. После сварки это обеспечивает высокую степень защиты от коррозионных процессов.

Этапы пайки труб флюсом.

Таким способом можно пользоваться даже при сварке труб для водопровода. Исследования показывают, что флюс, который находится в середине трубы, не может оказать никакого пагубного воздействия на здоровье человека, поскольку он растворяется в воде.

Как и любой вид сварочных работ, варка оцинкованных труб требует соблюдения мер предосторожности: место, где будет производиться сварка, должно быть оснащено системой вентилирования. Если этим пренебрегать, то сварщик может задохнуться парами цинка или получить заболевания органов дыхательной системы.

Электроды, необходимые при варке оцинковки

Поскольку температура кипения цинка равна 906 градусам по Цельсию, у него есть свойство интенсивного испарения во время сварочных работ. Во время интенсивного испарения цинк в момент сварки может попасть в сварочную ванну, вследствие чего в сварном шве образовываются кристаллизационные трещины и поры. Поэтому с мест проведения сварочных работ следует счищать цинковый слой.

Иногда возможности для удаления цинкового слоя нет и приходится работать методами, позволяющими получить правильный сварной шов. Если работать способом ручной дуговой сварки, то нужно позаботиться о правильном выборе электрода.

На углеродистых сталях при выполнении сварки наиболее подходящими будут электроды с рутиловым покрытием. Сварка стальных труб из низколегированных сталей проводится с электродами с основным покрытием.

Читайте также:  Рецепт моченых яблок богатырь

Схема сборки стыков труб сваркой.

Во избежание возникновения пор в сварных угловых и стыковых швах оцинкованных труб необходимо сократить скорость сварки и увеличить ток. Цинк не окажет большого влияния на характер швов лишь в условиях эксплуатации труб при положительных температурах.

Чтобы соединить оцинкованные трубы, не повреждая при этом слой цинка, используют метод пайки. При этом шов имеет очень высокие характеристики (герметичность и антикоррозионная стойкость), стоимость и время монтажа в разы уменьшается. Чтобы получить швы с помощью такого способа, нужно выбирать электроды и припой, покрытые флюсом. Обыкновенные оцинкованные трубы для водопроводов прекрасно свариваются с помощью обычного электрода.

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.

Работы, проводимые после сварки оцинкованных труб

Структура оцинкованного листа.

Для повышения стойкости шовного металла к образованию трещин при сварке оцинкованной стали необходимо снижать уровень кремния в шве с помощью применения специальных сварочных материалов.

По окончании сварки нужно покрыть защитным слоем поверхность шва и восстановить его на участках околошовной зоны, где он был нарушен. Слой защиты должен соответствовать следующим требованиям:

Хорошо держаться на основном металле.

Иметь высокую коррозионную стойкость (не ниже таковой у оцинкованного металла).

Возможность его выполнения рабочим без высокой квалификации и сложного громоздкого оборудования.

Таким покрытием может быть краска с содержанием по меньшей мере 94% цинковой пыли, изготовленная на основе смолистых неомыляемых связывающих синтетических веществ (хлорированный каучук, полистерин, эпоксидная смола и т.д.). Она с легкостью наносится кистью и не стекает на вертикальных плоскостях.

Также применяют наплавку цинковой проволокой, содержащей 99,99% цинка, или цинково-кадмиевыми прутками.

Трубы с оцинкованным покрытием до недавнего времени были основными для создания водопроводных сетей в домах и производственных зданиях. При прокладке трубных разводок в массовом порядке применялась сварка.

Даже в местах, где по условиям монтажа сварное соединение невозможно, перед установкой элемента сети к нему приваривается резьбовой конец для последующего муфтового соединения.

Для увеличения срока службы для водопроводных и газовых сетей применяются трубы с защитным цинковым покрытием. Это не приводит к сложностям в процессе монтажа, но сама по себе сварка оцинкованных труб имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать в процессе сборки.

Для понимая сущности процесса, рассмотрим, что из себя представляют оцинкованные трубы.

Оцинковка металла как способ защиты от коррозии

Защитное покрытие стальных изделий применялось издавна, поскольку цветные металлы, устойчивые к коррозии слишком дороги для изготовления из них цельных изделий. Да и прочностные свойства таких предметов весьма невысоки. Применялось лужение по поверхности оловом или омеднение для создания защитной пленки.

Оцинкование стало популярным по причине повышенной адгезии цинка к железу. Температура плавления этого металла составляет 900 – 920 о . В жидком состоянии он, нанесенный на поверхность стального изделия, образовывает прочную защитную пленку толщиной в несколько микрон, успешно противостоящую коррозии.

На сегодняшний день применяются три основных способа нанесения защитного покрытия:

  1. Гальванический. При этом ионы цинка осаждаются на поверхности стального изделия, подключенного к противоположному электроду в гальванической ванне. Они прочно закрепляются на поверхности изделия, создавая практически неразрушимую защитную пленку. Толщина защитного слоя регулируется временем обработки, что позволяет рационально использовать дорогостоящий цветной металл, в частности, цинк.

  1. Способ напыления. Суть его заключается в нанесение на поверхность распыленного металла с использованием специального пистолета, в котором происходит расплавление напыляемого вещества. Затем эта субстанция струйно подается на обрабатываемую поверхность, покрывая ее защитным слоем.


В результате на защищаемой поверхности образуется прочный защитный слой из химически пассивного материала. Способ удобен возможностью применения в полевых условиях на месте выполнения монтажных работ.

  1. Горячее оцинкование. Применяется на специально созданных технологических линиях. При этом труба полностью окунается в ванну с расплавленным металлом. В конце процесса производится центрифугирования для удаления излишков защитного слоя с поверхности изделий.

При использовании любого из перечисленных способов нанесения защитного покрытия, поверхность обрабатываемых изделий тщательно обезжиривается.

Толщина слоя составляет от 2-х до 150 микрон.

Соединение сваркой

Такой вид стыковки труб при монтаже отопительных, водопроводных и газовых систем оговаривается рядом регламентирующих документов, одним из которых является СНиП 3.05.01-85 «Внутренние санитарно – технические системы».

Читайте также:  Что можно использовать вместо самотыка

При сварке оцинкованных труб СНиП, упомянутый выше, указывает на необходимость исполнения требований ряда стандартов, определяющих очередность применения материалов и регулирующий процесс производства работ. В частности при сварке оцинкованных труб, ГОСТ 16037-80 регламентирует применение определенных типов сварного соединения, форму и конструктивные особенности швов, а также другие требования к ним.

При газопламенной сварке нужно использовать самозащитную сварочную проволоку марки Св 15ГСТЮЦА, имеющую в своем составе элемент селен. Размер проволоки от 0,8 до 1,2 мм.

Допускается также исполнение соединения электродами для сварки оцинкованных труб марками, содержащими в обмазке фтористо – кальциевые или рутиловые соединения. Их диаметр подбирается в соответствии с толщиной стенок свариваемых деталей, максимальный размер составляет 3 мм в диаметре.

Создание трубопроводной сети предполагает предварительную сборку блоками с выполнением части операции на предприятии, выполняющем ряд действий предварительной сборки монтажных блоков. При этом нормативно предусмотрено применение местных воздухоотсосов для удаления продуктов сгорания цинкового покрытия, опасных для здоровья.

Технология сварки оцинкованных труб предусматривает также зачистку поверхности от защитного покрытия на расстояние 30 – 40 мм от конца. После обработки сварного шва нужно восстановить защиту от коррозии в месте соединения.

Для этого применяют краску специального состава, состоящую на 95 % из мелкодисперсного цинкового порошка и включающую в состав синтетические связующие вещества в виде эпоксидных смол, каучука синтетического или полистерины.

Стыковка водогазопроводных труб с защитным цинковым покрытием (и без него), имеющих условный проход до 25 мм, следует производить «внахлест», для чего производится предварительная раздача одного конца.

При производстве сварки резьбовые концы труб, как и зеркала фланцев, нуждаются в защите от капель раскаленного металла, образующихся в процессе выполнения сварных работ.

В сварном шве не допускаются следующие дефекты:

  • раковины;
  • трещины;
  • подрезы;
  • поры;
  • непроваренные кратеры;
  • пережоги и подтеки металла.

Ультразвуковой контроль сварных швов не применяется, их целостность проверяется при опрессовке системы определенным давлением.

Разработан способ соединения оцинкованных заготовок сваркой с использованием флюса. Это вещество позволяет получить вязкий воздухонепроницаемый слой, препятствующий окислению (выгоранию) плакирующего цинкового слоя.

Флюс для сварки оцинкованных труб приводится в жидко – вязкое состояние и наносится на стык соединяемых деталей. В процессе сварки он еще расплавляется, покрывая тонким слоем участок вдоль шва, препятствуя отслоению цинкового слоя и его сгоранию.

При использовании флюса возможно повреждение защитного слоя, когда он наносился способом горячего оцинкования.

Это становится возможным при малейшем отклонении от требований технологического процесса при нанесении покрытия или при производстве сварки.

Попадание флюса во внутреннюю полость трубопровода не опасно, поскольку он легко растворяется в воде и вымывается еще на стадии опрессовки трубопровода.

Существует способ соединения оцинкованных труб, называемый сварко – пайкой. Для этого применяется присадочный пруток, в состав которого входят такие элементы, как цинк, медь, кремний и олово. Технология процесса такова:

  • стыкуемые торцы нагревают до температуры плавления присадочного прутка, составляющей 900 – 950 о ;
  • присадочный пруток помещается между фасками свариваемых деталей;
  • на место шва насыпается слой флюса таки образом, чтобы он покрывал поверхность на расстояние до 20 мм по сторонам шва;
  • присадку нагревают горелкой до полного расплавления, при этом она создает надежное соединение труб без повреждения плакирующего цинкового покрытия.

Диаметр присадочного прутка определяется из соотношения:

  • при толщине стенки менее 10 мм D= 0,5S+ 1, где

D – диаметр прутка для присадки;

S – толщина стенки трубы;

  • для труб с толщиной стенки более 10 мм соотношение принимает вид:

D = 0,5S

Для нарезки фасок на стыкуемых концах труб в полевых условиях применяется специальное оборудование – орбитальные установки. Они могут оснащаться газопламенными резаками для нарезки таких элементов.

Для случая с оцинкованными трубами могут использоваться механические головки, нарезка производится резцом или фрезой. Позиционирование и крепление установки производится непосредственно на трубе.

Необходимые меры безопасности

Особенности сварки оцинкованной трубы предполагают особое внимание к исполнению правил безопасности при производстве работ. Выделяющиеся при выполнении соединения пары цинка являются весьма ядовитыми, поэтому их удаление из помещения обязательно.

Для этого используются мощные вытяжные устройства для каждого сварочного поста. Остальные требования по безопасности оговариваются соответствующими инструкциями и обязательны для исполнения.

Сварка оцинкованных труб является наиболее распространенным способом их соединения, как по надежности, так и по долговечности. Следует помнить, что шов нуждается специальной защите от коррозии с использованием специальной краски на основе цинкового порошка.

Технология сварки является одним из способов надежной фиксации и соединения труб и прочих металлов, а также пластмассовых материалов, и технология сварки оцинкованных труб стоит на первом месте по популярности в ремонтной и строительной сфере. Эта методика применяется в различных отраслях производства, промышленности и коммунальной сфере. Не рекомендуется применять сварку оцинкованных труб для тех случаев, когда есть риск повреждения концевых соединений. В этих крайних случаях используют либо болтовое соединение, либо резьбовой вариант подсоединения.

На сегодняшний день сварка оцинкованных трубопроводов является самым дешёвым и доступным вариантом, используемый в промышленном и жилищно-коммунальном сегменте экономики. Существует ряд определённых проблем, которые связаны главным образом с технологическим регламентом и техникой безопасности. В частности производятся технологические работы сварки оцинкованных труб по СНИП 3.05.01-85.

Особенности проведения сварочных работ

Непосредственная технологическая карта сварка оцинкованных труб предусматривает определённые параметры проведения работ и рабочего процесса, который должен соответствовать регламентным положениям. Процесс варки должен предусматривать определённые характеристики, целью которых является предупреждение повреждения поверхности оцинкованного покрытия в процессе технологической сварки. Таким образом, электросварка оцинкованных труб предусматривает нанесение специального флюса на поверхность оцинкованного покрытия. Это позволит предупредить выгоранию цинка в момент проведения сварочных работ.

Читайте также:  Садовый удлинитель на катушке

Согласно методике сварки оцинкованных труб СП предусмотрены следующие этапы:

  • В месте проведения сварочных работ, наносится флюсовое соединение, которое имеет жидко-вязкое технологическое состояние.
  • В процессе варки, флюсовое соединение переходит в иную структуру, при этом происходит плавление, а флюс при этом не выделяет продукты горения, а также не испаряется, но сварка оцинкованных труб наносит вред здоровью, без использования специальных защитных приспособлений для оператора сварочного оборудования.
  • По окончании технологической сварки, получается идеально ровный и крепкий шов в месте соединения. Поверхность полностью защищена от появления коррозионных процессов в дальнейшем.

Технология сварки

Рассмотрим поближе технологический процесс сварки оцинкованной профильной трубы, при этом необходимо строго соблюдать все требования техники безопасности.

  • Производим предподготовительные работы для зачистки соединений труб. Допускается применение одного из двух способов. В первом варианте удаляем ненужный элемент цинкового материала традиционным механическим путём. Во втором случае, на конец оцинкованной трубы наносим заранее подготовленный флюс, который будет осуществлять защиту от испарения, во время теплового проведения сварочных работ. По своей сути сварка оцинкованных труб полуавтоматом предусматривает выбор обоих вариантов по усмотрению оператором сварочного оборудования, но с по регламентным рекомендациям лучшим вариантом все же станет оставить на месте оцинкованный слой. Это предупреждает возникновению коррозии ив дальнейшем можно значительно увеличить эксплуатационный ресурс трубы.
  • Далее производим обезжиривание поверхности специальным составом.
  • Если материал оцинкованной стали имеет рабочую толщину менее чем 3 мм, то необходимо подготовить скосы и граты для эффективной сварки оцинкованных труб по ГОСТ. Если материал более чем 3 мм, необязательно нужно подготавливать скосы и граты.
  • Осуществляем подготовительные работы с листом металла, путём прогревания при помощи газовой горелки. В данном случае соединение оцинкованных труб без сварки невозможно, прогревание осуществляем не только в месте стыка, но и на 20-30см в каждую из сторон стыковочного соединения.
  • Осуществляем планомерный нагрев поверхности металла, в частности места соединения. Аккуратно плавим флюс, который должен заполнить свободное пространство между соединениями. Обязательно следим за тем, чтобы нигде не осталось ни одного не обработанного места на поверхности соединении. Если мы все проделали правильно, то в дальнейшем получим идеально прочный стык, который невозможно будет разрушить без применения существенной грубой физической силы.
  • По окончании сварочного процесса, аккуратно удаляем остатки флюса. Но нужно удалить столько флюса, чтобы остался идеальный шов сварочного соединения, для предупреждения нарушения стыковых соединений.
  • После того, как остынет поверхность, равномерно восстанавливаем структуру материала, которая была повреждена от нагрева. Используем для этих целей материалы и вещества, которые будут иметь коррозионные характеристики стойкости меньше, чем у цинкового соединения.

По своей сути сварка оцинкованных труб запрещена только при проведении определённых технологических процессов, которые нельзя использовать по санитарным нормам, например для некоторых систем водопровода и газоснабжения.

Выбираем электроды для сварки

Не менее значимую сторону имеет правильный выбор электродов, которые позволяют добиться нужного эффекта сварки оцинкованного материала. Цинк имеет уникальное свойство, которое заключается в его испарении, при этом температура кипения материала достигает 906 С. Если во время технологического испарения цинк попадает в сварочную ванну, в непосредственной конструкции сварного шва образуются своеобразные поры, а также кристаллизационные механические трещины. В данном случае обязательно нужно в процессе сварки очищать образовавшийся оцинкованный слой. Но не в каждом процессе удаётся правильно удалить образовавшийся слой, для дуговой сварки необходимо правильно и грамотно подбирать соответствующий тип электродов.

Если мы, к примеру, варим углеродистую сталь, то отличным вариантом станет электрод, который содержит рутиловый элемент. А для сварки металлических изделий, которые содержат низколегированную сталь, необходимо использовать стандартные электродные материалы.

Рутиловые электроды имеют ряд неоспоримых преимуществ:

  • На основе специального строения, электроды быстро зажигаются и можно сразу же приступить к сварочным работам.
  • Готовая сварочная дуга получается идеальной, и практически отсутсвует поры и прочие дефекты, которые используются в техпроцессе.
  • Общая масса разбрызгивания сплавов вовремя сварки сведения к низкому коэффициентному показателю.

Для того чтобы повысить применение рутиловых электродов по параметрам снижения углеродистого вещества, а также для увеличения сопротивляемости к образованию так называемых механических трещин, в состав электродов добавляют незначительный объем железного порошка.

Для того, чтобы предупредить образования на угловых соединениях и швах, увеличиваем производственный ток, а также уменьшаем саму скорость проведения сварочных работ.»

Если вы планируете использовать трубы в температурном режиме окружающей среды, то качество соединений не окажет негативное влияния в дальнейшей эксплуатации.

Альтернативные варианты для оцинкованной сварки

Не для каждого типа водопровода или прочей системы допускается использование сварки оцинкованных труб. В данной ситуации поможет традиционное резьбовое соединение, которое используется на концевых соединениях, а также крепление болтовыми элементами. Перед сварочными работами, необходимо уточнить, допускается ли сварка оцинкованных элементов, для конкретной трубопроводной системы. Все эти рекомендации можно найти как в ГОСТ, так и в СНИП. Обязательно необходимо соблюдать условия техники безопасности, в том числе с использованием специальных защитных средств для оператора, который ведёт сварочные работы.

Оставьте ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *