Сварка оцинкованных труб: способы, ограничения

Для чего? Сварка оцинкованных труб часто используется для создания водопроводных коммуникаций, систем газопровода. Цинкование отлично защищает от коррозии и увеличивает прочность стали. Сварка является удобным и быстрым способом собрать всё в единую конструкцию.

Как выполняют? В целях безопасности выполнения работ сварку оцинкованных труб проводят специальными электродами или под флюсом. Мастер обязательно должен надеть защитный респиратор.

Особенности сварки оцинкованных труб

Оцинкованный стальной трубопрокат – это трубы, покрытые тонким слоем цинка. Цинк быстро реагирует с воздухом, создавая прочную оксидную пленку, которая предотвращает воздействие окислителей, а также обеспечивает долговечность конструкции и антикоррозийную защиту.

Цинкование стали выполняется различными методами:

• Горячее цинкование. Погружение стальных изделий в расплавленный цинк.
• Холодное. Распыление цинка с использованием растворителя, который затем улетучивается.
• Гальваническое. Ионы цинка наносятся на поверхность в резервуаре с электролитом под воздействием электрического тока.
• Термодиффузионное. Во вращающейся емкости при низком давлении, высокой температуре и под воздействием напряжения.
• Газотермическое. Капли расплавленного цинка переносятся потоком раскаленного газа.

Трубопрокат из оцинковки применяется в различных сферах: в прокладке трубопроводов, изготовлении дымоходов, систем водостока, в производстве запчастей и т. д.

Сложности, связанные с соединением оцинкованных труб сваркой, обусловлены различием температур плавления металлов. Для сталей температурный диапазон находится в пределах 1450–1520 °C, в то время как цинк кипит при 907 °C, выделяя ядовитые пары, которые не только опасны для здоровья, но и приводят к потере устойчивости к коррозии и пористости сварного шва.

Чтобы решить эту проблему, используют различные методики. В ассортименте трубопроката есть метизы с муфтой и резьбой, а также применяют пресс-фитинги с обжимной гильзой и уплотнителем.

Согласно пункту 1.6 СНиП 3.05.01-85 «Внутренние санитарно-технические системы зданий», предлагалось сваривать оцинкованные метизы с одновременным отсосом токсичных веществ или очисткой торцов от оцинковки на глубину 20-30 мм. Далее прилегающая ко шву область изделия покрывалась краской с содержанием цинка не менее 94 %.

Сварка оцинкованных труб, согласно СНИП, допускалась с использованием следующих материалов:

• Наплавочная фехралевая проволока Св-15ГСТЮЦА, соответствующая требованиям ГОСТ 2246-70, диаметром 0,8–1,2 мм.
• Рутиловые или фтористо-кальциевые электроды диаметром до 3 мм.
• Иные методы сварки, предварительно согласованные в соответствии с проектом.

В 2012 году этот документ отменили. По новому стандарту СП 73.13330.2016 запрещено использовать сварные трубопроводы из оцинковки в зданиях (п. 4.6). Вместо этого в разделе 5.1.2 предлагаются методы монтажа с использованием соединительной арматуры, фланцев и фитингов из ковкого чугуна.

Способы сварки оцинкованных труб

При срочной необходимости сварки с оцинкованным материалом и при соблюдении санитарных стандартов рекомендуется принять меры для минимизации негативных последствий.

• Пары оксидов цинка крайне токсичны. Необходимо проводить работы в хорошо вентилируемых помещениях. Чтобы не отравиться ядовитыми испарениями, сварщикам требуется носить респираторы, чтобы защитить легкие, а также маску, перчатки и резиновые ботинки.
• Когда цинк интенсивно кипит, появляются микротрещины и поры на поверхности стали, что делает сварной шов негерметичным. Важно снижать время нагрева, однако достичь этого при обработке толстостенного материала непросто.

В любом случае защитный слой в районе шва теряет свою целостность, что снижает срок эксплуатации метиза. Чтобы частично избавиться от этой проблемы, используют краски с содержанием цинка.

Избежать выгорания можно, применяя следующие методы:

• Если нельзя использовать фитинги на тонкостенных трубах, то выполняют нарезку резьбы и соединяют части конструкции, подкладывая уплотнитель.
• Околошовную зону зачищают от цинкового покрытия, в конце работы на шов наносится антикоррозионный состав.

Методы сварки оцинкованных труб:

• Ручная дуговая сварка с использованием специально предназначенных электродов.
• Под слоем флюса: осуществляется при температурах, при которых происходит сплавление стали с припоем.

Для сварки оцинкованных стальных изделий можно использовать разные методы, но некоторые из них более подходят для листового проката, к примеру аргоновая TIG-сварка с электродом из вольфрама. Практикуется также MIG/MAG-сварка оцинкованных труб полуавтоматом с омедненной проволокой и смесью углекислого газа и аргона.

Сварка оцинкованных труб электродуговой сваркой

Монтаж электросварной линии во многом аналогичен стандартной технологии, за исключением этапа очистки от оцинковки. Цинк, попавший в расплавленный металл, реагирует с железом и образует интерметаллиды, что автоматически приводит к браку изделия.

Читайте также: «Какую маску для сварки выбрать: важные критерии и характеристики»

Отличие в коэффициентах теплового расширения у железа и цинка приводит к возникновению напряжений и деформаций.

• Даже малое количество цинка в расплавленном железе способствует диффузии и образованию трещин.
• При незначительном смешивании металлов края сварного шва будут иметь неровности, а стык не будет обладать устойчивостью к появлению ржавчины.

Электроды выбирают в зависимости от марки обрабатываемой стали. Существует две разновидности электродов для сварки оцинкованных труб:

• Рутиловые. Основаны на диоксиде титана с добавками ферромарганца, силикатов и прочих элементов. Предотвращают окисление ванны, образование трещин и обеспечивают легкость удаления шлака. Подходят для сварки низколегированных и низкоуглеродистых сплавов, но не применяется для высокоуглеродистых.
• С основным покрытием. При нагревании слоя порошка, содержащего фтор и кальций, выделяется углекислота. Газ эффективно предотвращает окислительные реакции. Основный материал подходит для работы с углеродистыми сталями и толстостенным прокатом.

Алгоритм сварки трубопроката при помощи электродуговой сварки:

• Для метизов с толщиной стенки более 3 мм выполняется обработка кромок с притуплением на 1–1,5 мм.
• Значение тока выбирают в соответствии с диаметром электрода.
• Основной валик формируют поступательно или путем наплавки.
• После зачистки шва следует нанести антикоррозийное покрытие, например цинковый спрей или ингибитор коррозии.

Результат сварки стальных оцинкованных труб зависит от профессионализма сварщика. Грамотные мастера тщательно подходят к процессу. Сначала проводят тестовую сварку на отдельных участках материала, чтобы убедиться, что выбраны правильные параметры для сварочного аппарата и электрода. Чтобы улучшить характеристики сварного шва, часто используют технику проковки при температуре 100–150 °C. Однако несоблюдение указанного диапазона температур или избыточная сила могут привести к появлению трещин.

Сварка труб из оцинковки с помощью флюса

Для обработки метизов из оцинковки используется флюс, чаще всего выбирают HLS-B. Порошковый припой защищает поверхность, предотвращая испарение и окисление цинка. Также в процессе могут применяться флюсовые припои, такие как UTP1, 18MF, 18XFC.

Читайте также: «Режимы и параметры сварки: как правильно подобрать»

Принципы пайки с использованием газового сварочного аппарата:

• Предварительно кромки очищают до блеска. Если изделие имеет толщину стенки до 3 мм, фаски не удаляют. А для более толстых изделий нужен угол раскрытия 80–90 градусов и стык в пределах 1–1,5 мм.
• Перед сваркой тщательно очищают поверхности от жира и равномерно покрывают их флюсом примерно в два раза больше, чем при обработке углеродистых сплавов. Подогрев происходит до 870–900 °C, учитывая, что цинк плавится при 416 °C, а испаряется при 907 °C. Достичь нужного теплового режима можно, следя за изменением цвета флюса, который по мере нагрева из золотистого становится белым, а при пайке – прозрачным.
• Для труб с толщиной стенок до 4 мм используется однопроходная сварка, а для более толстых изделий – многопроходная техника.
• По технологии сварки-пайки оцинкованных труб применяется смесь ацетилена с большим объемом кислорода, который взаимодействует с кремнием из припоя, предотвращая окисление цинка. Стабильность пламени горелки позволяет равномерно прогревать материал.
• Размер сопла: для труб диаметром до 250 мм и толщиной стенки 2–6 мм рекомендуется сопло диаметром 1–2 мм, для трубопроката диаметром более 250 мм – 2–4 мм. Если выбрать неправильный размер сопла, это может вызвать перегрев и ухудшение защиты от коррозии. Также при низких температурах припой показывает плохую адгезию, что снизит надежность соединения.
• Применяется способ пайки «влево»: пайка идет впереди огня, а факел установлен под углом 70?. При повторном проходе угол наклона составляет 15?, а при стыках без поворота наружный шов паяется снизу.
• Внешнюю часть очищают щеткой со щетиной из металла, а внутреннюю промывают водой через сутки.

Сварка-пайка оцинкованных труб, выполненная с учетом всех норм и правил, позволяет создавать качественный прокат, используемый в системах для отвода воды, охлаждения, орошения и поставки питьевой воды. Флюсовая пайка обеспечивает быстрый монтаж и герметичность соединения при небольших нагрузках.

Причины ограничений на сварку оцинкованных труб

Некоторые эксперты думают, что нет смысла запрещать сварку оцинкованных труб, ведь в старых зданиях такие конструкции успешно использовались. Часть таких домов все еще находится в эксплуатации, что свидетельствует об эффективности и долговечности метода соединения.

Основания для запрета:

• Выделение токсичных оксидов при нагревании нарушает стандарты безопасных условий труда, причем ранее сварщикам не платили компенсацию за вредные условия.
• Сложность проверки во время очистки области вокруг шва приводит к увеличению вероятности повреждений и, следовательно, аварийных ситуаций.
• Цинковое покрытие не выдерживает высоких температур теплоносителя. Для коммунального обслуживания достаточны надежные фитинги и качественная резьба.

Несоблюдение правил безопасности может создать трудности при введении здания в эксплуатацию и привести к проблемам с контролирующими органами.

Часто задаваемые вопросы о сварке оцинкованных труб

Допустимо ли использовать обычные электроды, чтобы варить оцинкованные метизы?

Да, но потребуется выбрать специальный флюс для полноценной защиты места стыка, а также применять респиратор для защиты дыхательных органов и тщательно подобрать характеристики аппарата для сварки оцинкованных труб.

Возможно ли присоединить оцинкованный металл к черному металлу полуавтоматом?

Качественно соединить оцинкованный металл с черным металлом можно, применяя следующие методы:

• Полуавтоматическая сварка (MIG/MAG).
• Ручная дуговая сварка (ММА).

Выбор электродов или проволоки с цинковым покрытием имеет ключевое значение при любом методе сварки. Эти материалы должны быть специально предназначены для работы с черными и цветными металлами.

Возможно ли применить проволоку со ржавчиной для сварки оцинкованных труб?

Включения, не соответствующие ГОСТу, снижают прочность сварного шва, что повышает риск его разрушения под воздействием нагрузок. Частицы ржавчины могут попасть в расплавленный металл шва и остаться там.

Электрическое соединение дугой – задача, требующая усилий, однако в умелых руках опытного мастера будет обеспечена надежность, не уступающая черному металлу. Нарушение методики может привести к тяжелому отравлению и быстрому выходу системы из строя.

Читайте также: «Как варить электросваркой: советы, инструкция и основные ошибки»

Механические свойства флюсовой пайки не достигают уровня фитингов. Использование сплава UTP1 с цинком, медью, кремнием и оловом обеспечивает быструю работу, надежность и долговременную защиту конструкции от коррозии.

Оба метода используются исключительно для домашних нужд. Системы соединений без швов стали популярными в постройке больших зданий с 70-х годов, поскольку помогли сократить расходы на монтаж на 40–50 % и обеспечивали прочность до 16 бар. Современные соединительные детали устанавливаются в насосах высокого давления, используются на территориях с опасностью землетрясений и промышленных объектах.