Чем варить оцинкованную трубу

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

Чем варить оцинкованную трубуКогда 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.

Чем варить оцинкованную трубуЧем варить оцинкованную трубу

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

Чем варить оцинкованную трубуКак 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

Чем варить оцинкованную трубуПрименяются 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

Чем варить оцинкованную трубуМогут 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.

Чем варить оцинкованную трубуВажно правильно подобрать силу тока на сварочном аппарате и диаметр электрода. Большой ток приведет к прожиганию соединяемых изделий.

Читайте также:  Как поднять тяжелый груз без крана вручную

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:

  1. хорошо скрепляться с металлической поверхностью;
  2. быть устойчивым к коррозионным процессам, хотя бы на уровне цинкового покрытия;
  3. 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

Чем варить оцинкованную трубуСоединить 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.

Чем варить оцинкованную трубу

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.

Срок службы стальной трубы возрастает на порядок, если ее покрыть защитным слоем цинка. Однако процесс сварки оцинкованных труб имеет свои технологические особенности, несоблюдение которых приводит к быстрому износу трубы в месте стыка и угрожает здоровью сварщика. Существует несколько способов безопасной и качественной сварки оцинкованного металла. Выбор конкретной технологии зависит от локации работ, квалификации сварщика и наличия определенного сварочного оборудования.

Чем варить оцинкованную трубу

Проблемы соединения цинковых труб с помощью сварки

Есть три стороны проблемы сварки оцинкованного металла. Первая состоит в том, что цинк при попадании в дыхательные пути рабочего может вызвать остановку дыхания. Температура сваривания стали колеблется около 1200 градусов. При этом цинковое покрытие начинает испаряться уже при температуре чуть выше 900 градусов.

Обратите внимание! Сварочные работы оцинкованных материалов требуется проводить в специальной защитной одежде: респиратор, сварочная маска и теплоизоляционные перчатки.

Если сварочные работы проводят в закрытом помещении, то необходимо обеспечить эффективную вентиляцию.

Вторая проблема в том, что присутствие расплавленного цинка ухудшает качество стыка. Оцинковка смешивается с основным сплавом, встраиваясь в кристаллическую решетку и ослабляя ее. Интенсивное испарение цинкового покрытия становится причиной образования пузырей, полостей, неоднородности сварочного шва.

Казалось бы, что удалив оцинковку в месте стыка, можно безопасно и качественно соединить трубы. Однако здесь кроется третья проблема – локальное удаление оцинковки приводит к быстрому износу коммуникаций в месте стыка.

Технологии выполнения сварки для оцинкованных изделий

Технологи предлагают несколько путей решения проблемы сварки оцинкованных труб:

  • предварительное удаление защитного покрытия с последующим его восстановлением;
  • снижение температуры сварки;
  • сокращение времени сварочных работ;
  • предотвращение испарения цинка использованием флюса.

Зачистку зоны проведения работ проводят либо механическим способом, либо химическим. В первом случае используют болгарку с металлической щеткой или абразивный круг. Здесь трудно контролировать локальность удаления защиты. Химическое удаление оцинковки проводят обработкой места стыка раствором соляной кислоты. Ее наносят аккуратно, небольшими порциями, без повреждения основного металла.

Читайте также:  Теория генератора переменного тока

Выбор электродов

Процесс сварки оцинкованных труб мало отличается от сварки черного металла. Технологическая особенность работ заключается в сокращении времени сварки при одновременном увеличении силы тока процесса. Достичь этого позволяют электроды с рутиловым покрытием.

Чем варить оцинкованную трубу

Рутиловые электроды

Рутиловые электроды – это электроды, покрытие которых состоит из оксида титана с примесями алюмосиликатов и карбонатов.

Обратите внимание! Сварочные работы рутиловыми электродами можно начинать только после их предварительного прогревания при температуре в 200 градусов и суточной выдержки после.

Преимущества электродов с рутиловым покрытием:

  • наличие оксида титана облегчает процесс зажигания электрода в начале работы или при его затухании в процессе работы;
  • характеристика сварочной дуги позволяют получить качественный шов, без непровара, трещин, с высокой устойчивостью к износу;
  • минимальное разбрызгивание металла уменьшает потери расплавленного металла.

Наличие железного порошка в рутиловом покрытии снижает уровень легирования стали, что повышает прочность полученного соединения.

Чем варить оцинкованную трубу

Расшифровка и обозначение электродов

Основные электроды

Электроды с основным покрытие используют для сварки толстостенных труб из низколегированной стали. Порошковое покрытие здесь имеет сложный состав из ферросплавов, фторида кальция, соединений магния.

Процесс варки сопровождается выделением окислов углерода, которые защищают расплавленный металл от разрушающего воздействия кислорода воздуха и водорода.

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.

Газосварка оцинковки

Сварку оцинкованных труб без нарушения защитного покрытия осуществляют газовой горелкой с использованием флюса «HLS-B». Его наносят на торцы труб для понижения температуры нагрева цинкового слоя. В результате цинк не испаряется в процессе, а расплавляется под флюсом, оставаясь на поверхности трубы.

Чем варить оцинкованную трубу

Кромка трубы нуждается в предварительном очищении и обезжиривании. Торцы труб прогревают на расстояние до 30 см от края. Флюс наносят на расстоянии в 2 см от торца трубы толстым слоем. Начальная его консистенция – густая паста. Нагревом его доводят до полужидкой консистенции. Определить готовность флюса к началу работ позволяет изменение его цвета.

Обратите внимание! Флюс при нагревании сначала приобретает желтоватый оттенок, затем становится молочно-белым. Начинать сварку следует после того, как флюс станет прозрачным и гелеобразным.

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.

Чем варить оцинкованную трубуТрубы 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.
Читайте также:  Mosfet транзисторы принцип работы

Чем варить оцинкованную трубу

  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.

Чем варить оцинкованную трубу
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.

Чем варить оцинкованную трубу

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».

Видео

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.

Видео

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.

Видео

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.

Чем варить оцинкованную трубуФлюс 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.

Видео

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.