Сварка металлических оцинкованных труб как способ их соединения

Оцинкованная сталь за счет своих высоких эксплуатационных характеристик и невысокой стоимости повсеместно применяется для прокладки трубопроводов и создания конструкций различного назначения. Традиционным способом соединения металлических изделий остается сварка оцинкованных труб. Данный процесс имеет ряд особенностей, которые обязательно необходимо учитывать.

Сварка оцинкованных труб — несложный процесс, но нужно знать тонкости работы с таким материалом

Можно ли сваривать оцинкованные трубы? Методы сварки

При тепловом соединении металлическая поверхность на месте шва подвергается воздействию температуры около 1200 градусов, в то время как цинк кипит при 906 градусах по Цельсию. Следовательно, при сварочном процессе цинковое покрытие выгорает. С этим аспектом связаны следующие негативные явления:

1. Цинк в газообразном состоянии очень вреден для здоровья. Без высокопроизводительной вентиляции высока вероятность отравления сварщика и временного удушья.
2. В сварочном шве цинковое покрытие нарушается и теряется защита от коррозии.
3. Интенсивное испарение цинка при сварке способствует появлению пор и межкристаллизационных трещин. Полученное в итоге соединение будет ненадежным ввиду низкой прочности.

Учитывая выше сказанное, сварщику нужно обязательно соблюдать повышенные меры безопасности. В процессе варки на лицо надевается специальный респиратор и защитная маска из диэлектрических материалов. Защиту рук обеспечивают резиновые перчатки, покрытые теплоизолирующей тканью. Предотвратить ненужное вспенивание цинкового слоя, позволяет обработка поверхности стыка соляной кислотой. Для качественного результата работы обязательно следует избежать испарения цинкового слоя. Обеспечить данное условие можно несколькими вариантами сварки.

Первый способ – очистить механическим путем с помощью абразивного наждачного круга или щетки по металлу околошовную зону от цинка. В таком случае дальше оцинковку сваривают как обычные черные трубы. Отрицательный момент, что шов без цинка лишен защиты от коррозии, и это негативно сказывается на сроке службы изделия. В результате воздействия влаги труба быстро поржавеет, и пораженный участок потребует замены. Значит, в перспективе возникнут дополнительные денежные расходы и временные затраты на переделку конструкции.

Очистка места сварки перед началом работ предотвратит испарение цинка с поверхности трубы

Обратите внимание! Небольшая площадь поверхности без антикоррозионного слоя может быть защищена катодным путем (цинк переносится на оголенную зону электрохимическим способом).  

Достичь качественных сварных соединений, без повреждения антикоррозионного покрытия можно, нанося при пайке специальные флюсы. Эта технология применима в случаях, когда очистка стыков от цинка технологически невозможна. При соединении применяют флюс HLS-B и сплав UTP 1. Способ оптимален при варке коммуникаций в водоснабжении. Флюс не наносит вреда здоровью, потому что в водной среде полностью растворяется без образования вредных соединений.

Как варить оцинкованные трубы с использованием флюса

Кромки труб перед соединением предварительно обезжиривают и зачищают до состояния металлического блеска. Проводить очистку нужно не только на наружной поверхности, но и на внутренней. Заготовки предварительно прогревают на 20-30 см в длину с каждой стороны планируемого соединения. Для эффективной сварки изделий с толщиной стенок до 3 мм нет необходимости в определенной подготовке кромок. Ширина зазора между концами при этом равняется 2-3 мм. При более толстых трубах выполняется угол раскрытия кромок 80-90 градусов и притупление высотой 1-1,5 мм. Ширина зазора аналогична.

Флюс нагревают до среднего между жидким и твердым состояния и наносят толстым слоем на поверхность соединения. Количество используемого материала вдвое больше, чем для сварки обычных стальных изделий. Назначение флюса – принять избыточное тепло от сварочного аппарата, что препятствует испарению цинка с кромок.

При нагревании флюс меняет свой цвет с желтого на белый, а когда стык достигает температуры пайки трансформируется в прозрачный. Таким образом, по состоянию флюса можно определить время начала пайки.

Подбирая размер сопла горелки для пайки, нужно отталкиваться от толщины стенки оцинкованного изделия. Соотношение размеров указано в таблице №1.

Таблица 1

При пайке оцинковки действует правило: сопло горелки должно быть на размер меньше, чем при стыковке обычной стальной трубы аналогичных размеров.

Для качественной сварки оцинкованной трубы крайне важно выбрать горелку соответствующего размера и правильно отрегулировать пламя

Почему так важно правильно подобрать сопло? Использование чересчур большого варианта приведет к перегреву заготовки, и цинк будет испаряться. Значит, ухудшится ее коррозионная стойкость и прочностные характеристики (расплавленный цинк приведет к образованию пор). В случае недостаточного размера сопла, поверхность металла не нагреется до необходимой температуры, что вызовет прилипание к ней припоя.

Во время пайки применяют ацетиленокислородное пламя, которое выставляют на избыток кислорода. Избыток кислорода необходим для того, чтобы при плавлении припоя в результате реакции с кремнем образовывался его оксид. Именно оксид кремния предотвращает тепловое испарение цинка.

Важно! Нужно хорошо отрегулировать и обеспечить стабильность пламени горелки. Тепло должно быть сфокусировано на кромках и в зазоре между заготовками. Непостоянное пламя приводит к перегреву участка трубы возле соединения.

Для сварки газовой горелкой лучше всего применять технику «влево», т.е расположить пруток перед пламенем. В таком случае огонь попадет на пруток припоя, а не на металлическую поверхность.  При исполнении переплавляющего шва горелка должна быть наклонена под углом 70-75º. Для заполняющего прохода угол должен составлять 15-30º. Располагать горелку можно в любом пространственном положении, но наиболее удобное — нижнее, при нем удобно следить за сварочной ванной. Соединение трубы толщиной до 4 мм происходит за один проход. Если значение толщины выше — применяют многопроходную сварку.

После завершения соединения спаянный шов очищают от избытка материала пайки.  Снаружи трубу промывают водой и проходят металлической щеткой. Важно не переусердствовать, чтобы не повредить цинковую поверхность. Внутреннюю оболочку нужно залить на сутки водой и промыть.

Правильно выполненная пайка оцинкованных труб позволяет получить соединительные швы, которые не требуют дополнительной антикоррозийной защиты.

Правильно выполненный шов не требует дополнительной обработки

Ручная электродуговая сварка оцинкованных труб

Сокращение скорости сварки и увеличение тока позволяет избежать образования пор в  угловых и стыковых швах. Обеспечить такие условия может применение специализированных электродов. Особенно важно, сделать правильный выбор того, чем варить оцинкованную трубу в зависимости от типа стали. При соединении оцинкованных углеродистых заготовок ручной дуговой сваркой, нужно остановиться на электродах с рутиловым покрытием. Для низколегированных сталей можно использовать электроды с основным покрытием. Рутиловые электроды обладают рядом преимуществ:

1. В состав электрода входит оксид титана, который позволяет быстро и легко зажечь дугу, как в первый раз, так и повторно.
2. Образовавшаяся сварочная дуга обеспечивает качественные, герметичные сварные швы без трещин, с высокой усталостной прочностью.
3. Потери плавленого материала за счет разбрызгивания минимальны.

Рутиловое покрытие электрода может содержать немного железного порошка. Это позволяет снизить удельный вес углерода в цинковом слое и увеличить сопротивляемость к появлению трещин.

Электросварка оцинкованных профильных труб требует наличия хотя бы минимального опыта у сварщика. Кроме покрытия электрода большое значение играет его толщина. Мощность дуги напрямую зависит от размера электрода. Выбор слишком толстого электрода, может привести к прожиганию, а слишком тонкого к слабым прочностным характеристикам соединения. Наиболее распространенная толщина стенок профильных изделий 1,5-5 мм, поэтому стоит выбрать электрод диаметром 2 или 3 мм.

В процессе сварки особое значение играет скорость движения электрода по металлу. При медленном темпе есть риск прожечь трубу, слишком быстрый темп не обеспечит необходимое качество соединительного шва. Подходящая скорость вырабатывается в ходе тренировок.

Обратите внимание! После окончания сварки место соединения и околошовную зону обязательно нужно обработать антикоррозионным составом.

Защитное средство должно обладать следующими качествами:

• высокая адгезия к поверхности металла;
• устойчивость к коррозии на уровне цинка;
• простота нанесения без высокотехнологичного дорогостоящего оборудования.

В качестве защитного слоя хорошо себя зарекомендовала краска, в состав которой входит не менее 94% цинковой пыли.  Для ее изготовления используют неомыляемые синтетические связующие,  поэтому она держится на вертикальных поверхностях и легко наносится.

Для сварки оцинкованных труб опытные сварщики применяют рутиловые электроды

Другой способ восстановления поверхности – наплавка 99,99% цинковой проволоки, содержащей 99,99% цинка. Для этой роли также подойдут цинково-кадмиевые прутки.

Альтернативные способы соединения оцинкованных труб

Оцинковку без теплового воздействия можно соединить с помощью нарезки резьбы. Ввиду сложности нанесения используется только на трубах небольшого диаметра. Отрицательный момент такого соединения — высокая стоимость работ по сравнению с традиционной сваркой. Также стоит отметить, что в месте соединения в процессе нарезки цинковый слой повредится. Следовательно, труба на месте стыка будет быстрее поддаваться коррозии.

В водоснабжении, теплоснабжении и других инженерных сетях можно применять заводские бессварные системы, которые собираются по принципу конструктора. В изготовленный в заводских условиях комплект входит муфта с уплотнителем, которая крепится болтами к канавке по краям трубы. Данный способ достаточно новый для стран СНГ, его главными преимуществами является высокая скорость монтажа и надежность соединения.

В заключение отметим, что при сварном соединении качественные швы возможны при четком соблюдении всех правил. В первую очередь следует предотвратить перегрев и испарение цинка, что достижимо только при применении специальных рутиловых электродов и флюса. Квалификация сварщика играет большую роль, как при электродуговой, так и газовой сварке. Другие методы труб не так популярны, ввиду самой низкой стоимости сварки.