Какими электродами варить оцинковку

Обсудим, возможно ли осуществлять сварку оцинкованных изделий с помощью электродов и как обеспечить безопасность процесса, а также надежность соединений. Мы предлагаем рекомендации по выбору расходных материалов и технике выполнения сварочных работ.

Как правильно выполнять сварку оцинковки: рекомендации и советы

В этой статье мы рассмотрим, как правильно выполнять сварку оцинковки, постараемся выяснить основные правила и рекомендации от профессионалов, а также обсудим важные аспекты, которые нужно учитывать при работе с оцинкованной сталью. Оцинкованная сталь — это материал, который требует особого подхода при обработке, так как цинковое антикоррозийное покрытие выделяет токсичные вещества и имеет температуру плавления, весьма отличающуюся от держателя стальной основы. Следовательно, при выполнении сварки требуется учитывать ряд моментов, о которых мы расскажем подробнее. Изучим основные методы сварки и возможные присадочные материалы.

На что следует обратить внимание при сварке оцинковки?

Начнем с определения, что такое оцинковка, и какие факторы необходимо взять в расчет при сварке, особенно учитывая, что о нержавеющей стали мы уже говорили ранее. Изделия из оцинкованной стали пользуются высоким спросом благодаря своим превосходным качествам, включая выдающуюся устойчивость к коррозии. Например, многие автовладельцы предпочитают выбирать автомобили с оцинкованным кузовом, поскольку такие машины имеют значительно более продолжительный срок службы кузовных деталей. Однако сфера применения данного материала не ограничивается лишь машиностроением.
Его высокая устойчивость к неблагоприятным воздействиям окружающей среды сделала этот материал незаменимым в направлениях, таких как военная промышленность, пищевая промышленность и судостроение. Перечисления областей, где используется оцинкованная сталь, можно продолжать бесконечно. Этот превосходный уровень качества достигается благодаря покрытию стальной основы слоем цинка, который может варьироваться по толщине от 2 до 150 микрон. Оцинковка, однако, значительно увеличивает затраты на производство. Более того, при выполнении сварки оцинкованных изделий крайне важно учитывать их состав; например, следует обращать внимание на температуру плавления цинка. Кроме того, необходимо помнить о том, что этот элемент при нагревании выделяет токсичные пары. Сложность сварки оцинкованных изделий заключается в том, что температура плавления стали составляет около 1100 градусов Цельсия, тогда как цинк плавится при 906 градусах. Именно из-за такой разницы температур использование традиционных методов сварки становится крайне затруднительным. Неправильный подход к проведению сварки может привести к повреждению защитного слоя, в результате чего антикоррозионные свойства будут утрачены. Это сделает невозможным сдать изделие в пункты приема черных металлов, поскольку цена на такие изделия значительно упадет.

• Цинк, при температуре, превышающей 906 градусов, не только расплавится, но и перейдет в газообразное состояние;
• Пары цинка могут пагубно повлиять на структуру металла;
• Цинк является токсичным элементом и при плавлении выделяет вредные для здоровья человека и окружающей среды вещества;
• Защитный шов оцинковки может быть поврежден.

Чтобы избежать негативных последствий, необходимо предотвратить попадание расплавленного цинка в зону сварного шва. Существует несколько методов подготовки к сварке. Один из самых доступных — это механический, когда слои цинка снимаются при помощи абразивных средств, таких как металлическая щетка. Этот способ довольно прост в применении и не требует специфического оборудования.

Второй метод — химический, при котором используется щелочь или кислота. После такой обработки изделие необходимо тщательно промыть и высушить. Однако данный метод сложно применять в условиях монтажа и демонтажа металлических конструкций, ведь стоимость этих работ может оказаться неоправданно высокой.

Существует еще один метод, позволяющий избавиться от оцинковки — термический. При его применении края нагреваются с помощью газовой горелки, но здесь требуется большой уровень осторожности, поскольку при таком нагреве цинк также выделяет токсичные пары. Далее необходимо рассмотреть, как правильно подобрать электроды, используемые в сварочных работах. Выбор должен основываться на типе стали, которую собираемся сваривать. Существуют две основные группы применяемых электродов. Первый тип — это электроды с рутиловым покрытием, которые подходят для сварки сталей с низким содержанием углерода. Второй тип — это электроды с сильноосновными флюсами, которые подходят для низколегированных сталей. На завершающем этапе подготовки к работе подбирается присадочный материал.

Почему сварка оцинковки электродами представляет сложности?

На практике оцинкованную сталь можно сваривать как проволокой, так и электродами. Полуавтоматические аппараты чаще используются, так как они упрощают выполнение работы. Сложности сварки с использованием электродов объясняются двумя основными факторами.

Цинковое покрытие

В зависимости от технических требований, на сталь наносят защитный слой, толщина которого может достигать до 100 мкм при применении технологии горячего цинкования и до 40 мкм в процессе гальваники. На поверхности детали формируется слой из железо-цинкового сплава, причем верхняя часть этого слоя представляет собой в основном чистый цинк.

При сварке данный элемент активно испаряется, так как его температура кипения достигается уже при 900°. Пары цинка являются токсичными и могут вызывать острое отравление, симптоматика которого напоминает грипп. При сварке оцинковки необходимо обеспечить вытяжку воздуха над рабочим местом или, как минимум, хорошую вентиляцию, а также позаботиться о средствах личной защиты: респираторе с угольным фильтром или маске с принудительной вентиляцией.

При испарении переход в газообразное состояние захватывает 90% цинка, оставшиеся 10% попадают в сварочную ванну. В области шва возникают поры и трещины кристаллизации, которые значительно снижают прочность сварного соединения и его герметичность. На вид выделяющиеся пары цинка напоминают белые хлопья. Когда они примешиваются к наплавляемому металлу, сварочная ванна начинает кипеть и булькать, а шов может напоминать поролон своей рыхлой структурой.

Чтобы избежать попадания цинка в сварочную ванну, необходимо осуществлять его удаление: использовать болгарку для обработки, либо протравливать область шва серной кислотой, либо выжигать с помощью газовой горелки.

При выполнении сварки полуавтоматом в защитных средах, таких как углекислота или аргон, и работе с тонкой проволокой, зона нагрева оказывается небольшой, а это значит, что выгорание цинка происходит в меньших масштабах. Это иногда позволяет обойтись без предварительной очистки, однако существует вероятность забивания сопла аппарата. Сварка электродом оцинковки без предварительной зачистки запрещена.

Небольшая толщина материала

Оцинкованная сталь чаще всего используется для защиты элементов небольшой толщины. При варке полуавтоматом тепловое влияние значительно меньше, что снижает риски прожога и деформации тонких стальных листов.

Сварка электродом производит больше тепла, поэтому необходимо работать на низких токах. Нужно помнить, что если защитный цинковый слой не был тщательно снят в месте свариваемого шва, это значительно увеличивает шансы прожога. Кипящий цинк при этом также увеличивает температуру.

Какими электродами варят оцинковку?

Оцинкованная сталь, обычно, имеет низкое содержание углерода и низкую легированность. При выборе электродов для работы с оцинковкой следует учитывать характеристики основного металла заготовок, а также условия их эксплуатации.

Исходя из этого, можно использовать:

• рутиловые электроды, такие как ОЗС-12, АНО-4, МР-3, АНО-21, ОК-46;
• основные электроды, например, УОНИИ 12/55, 13/55 и 12/45, ОК-48.

Новичкам наиболее подойдут рутиловые электроды, так как они имеют меньшее разбрызгивание и образуют легко удаляемую шлаковую корку. Для низкоуглеродных оцинкованных сталей лучше всего применять ОК-46, что подходит для коротких швов и отличается пониженным тепловложением, что особенно важно при работе с тонкими деталями.

Если речь идет о неответственных конструкциях из оцинкованных низколегированных сталей, то отличным выбором будут электроды АНО-21. С их помощью удобно выполнять короткие швы и работать в углах и труднодоступных местах.

Для конструкций, подвергаемых значительным нагрузкам, например, каркасам из оцинкованных труб с тавровыми соединениями, стоит использовать электроды ОЗС-12. Они легко воспламеняются и прекрасно удерживают дугу.

Опытные сварщики могут успешно работать с основными электродами. Для ответственных конструкций, подверженных динамическим нагрузкам, наилучшим вариантом являются электроды УОНИИ, наплавленный металл при использовании которых обладает высокими показателями пластичности, ударной вязкости и стойкости к образованию трещин. Эти электроды также подходят для сварки стояков горячего и холодного водоснабжения, как встык, так и в раструб, под углом.

Если требуется ускорить рабочий процесс, можно использовать ОК-48, у которых шлак легко удаляется и тем самым обеспечивается высокая производительность сварки.

Специальной маркировки для электродов, предназначенных для работы с оцинковкой, не существует. В зависимости от производителя расходные материалы с рутиловым покрытием могут обозначаться как Р/R, а с основным покрытием — как Б/В.

Методы сварочных технологий

Выделим три основных способа эффективной сварки изделий из оцинкованного металла:

Сварка проводится в защитной среде — аргон или двуокись углерода. Диаметр электрода выбирается в соответствии с размерами металла, который следует соединить. Например, для заготовок толщиной менее 4 мм я использовал расходники диаметром от 0.6 до 1 мм, а для толщины свыше 4 мм — около 1-1.2 мм.

Следует учесть следующие особенности при сварке полуавтоматом:

• Плюсовой контакт подсоединяется к держаку, а минусовой — к детали.
• Если толщина изделия составляет менее 1 мм, рекомендуется применять метод точечной сварки.
• Если напряжение в сети не достигает 220 В, следует использовать расходники меньшего диаметра на 0.2 мм, чем необходимо.

• При использовании безгазового метода потребуется специальная порошковая проволока. С данным методом + подводится к заготовке.

Преимущества данного способа заключаются в аккуратности шва и простоте настройки. Недостатки — это габариты оборудования, включая газовые баллоны, и невозможность осуществления работ при ветре или сквозняках.

Для сварки оцинковки толщиной не более 2 мм я, как и многие опытные сварщики, обычно обращаюсь к инверторам, подбирая электроды небольшого диаметра. Вот некоторые характеристики данного способа:

1. Использую электроды диаметром не более 2 мм.
2. Настраиваю значение тока в соответствии с коэффициентом плавления расходника.
3. Чтобы избежать прожога заготовки, удерживаю электрод под углом порядка 35-55 градусов.
4. Подключаю схему по принципу обратной полярности: — идет на деталь, а + на электрод.

Среди положительных черт инверторной сварки я бы отметил точность и аккуратность шва, а среди недостатков — высокую стоимость метода, так как и сам аппарат, и расходные материалы имеют немалую цену.

Метод точечной сварки используется для приваривания листов оцинковки к другим стальным или металлопластиковым изделиям, особенно когда к эстетике соединения предъявляются высокие требования. Данная техника часто применяется в автомобильной промышленности. Основное преимущество метода заключается в его эстетичности и высокой прочности соединительного шва; однако недостатком является значительное потребление припоя и затраты электроэнергии.

На заметку! Перед началом работ необходимо очистить края изделий на месте соединения от поверхностного цинкового слоя. Это можно сделать тремя способами: механическим — с использованием абразивных средств, химическим — с применением кислот или щелочей, и термическим — с помощью обжигания.

Советы по выбору электродов

Новичкам сварочного дела важно определить, какими электродами можно сваривать оцинковку. Для начала рекомендую выяснить, какой именно металлический сплав скрывается под покрытием. В зависимости от этого, расходные материалы делятся на две группы:

1. Рутиловые. Например, марки — МР-3, АНО-4 и ОЗС-4. Их рекомендуется использовать для сталей с низким содержанием углерода. Главные такие электроды обладают характеристиками быстрого зажигания, минимального разбрызгивания и созданием прочных и плотных швов.
2. Сильноосновные. Это электроды марок — УОНИ-13/45, ДСК-50 и УОНИ-13/55. Рекомендуются для высокоуглеродистых и низколегированных сплавов.

Представленные выше расходники подходят для ручной дуговой сварки. Если вы решили использовать полуавтомат, необходимо применять специальную проволоку-присадку с маркером:

• CuSi2Mn. Эта проволока обеспечивает максимально прочное соединение, однако повышает сложность последующей обработки шва.
• Autrod 19.30. Состав, в основе которого лежат сера, марганец и кремний, позволяет создать шов с прочностными характеристиками выше среднего.
• CuAl8. Данный материал предназначен для сплавов, которые покрыты алюминием или цинком.

В качестве наглядного примера различных технологий сварки оцинковки можно посмотреть видео:

Рекомендация! Если вы применяете полуавтомат для сварки труб, листов и других изделий из оцинкованной стали, и еще не научились точно настраивать параметры в соответствии с диаметром электрода и толщиной материала, рекомендую воспользоваться функцией Synergic. Это позволит оборудованию самостоятельно подбирать оптимальные режимы сварки на основе заводских настроек.

Сварка труб из оцинковки с помощью флюса

При работе с оцинкованным покрытием удобно применять флюс для пайки, который, как правило, обозначается маркировкой HLS-B. Флюсовый порошок помогает отводить тепло от поверхности, предотвращая таким образом испарение и окисление цинка. В качестве присадочного материала могут быть использованы флюсовые припои, такие как UTP1, 18MF, 18XFC.

Для газовой пайки следует соблюдать следующие правила:

1. Предварительно кромки зачищают до блеска как с внутренней, так и с внешней стороны. При толщине стенки до 3 мм фаски не требуется снимать, у более толстых угол раскрытия должен составлять 80-90° со стыком шириной 1-1.5 мм.
2. Перед осуществлением шва поверхности необходимо обезжирить и покрыть флюсом очень толстым слоем, что в два раза больше, чем при сварке углеродными сталями. Разогрев производится до 870-900°C; при этом цинк плавится при температуре 416°C, а испаряется при 907°C. Изменение цвета флюсового состава служит индикатором достижении нужного терморежима: он меняет цвет с золотого на белый, а при температуре пайки — становится прозрачным.
3. Для труб со стенками толщиной до 4 мм допускается сварка в один проход, для более толстых — в несколько проходов.
4. Используется комбинация ацетилен-кислородной смеси с небольшим избытком кислорода, который будет взаимодействовать с кремнием из припоя и предотвращать окисление цинка. Пламя горелки должно быть стабильным для равномерного прогрева всех участков.
5. Размер сопла: для труб диаметром до Ø250 и с толщиной стенки 2-6 мм — 1-2 мм; для более крупных труб — 2-4 мм. Неверно определенный диаметр сопла может привести к перегреву, снижению коррозионной стойкости, в то время как недостаточная температура припоя может вызвать его плохое сцепление, что сделает соединение ненадежным.
6. Применяется технология пайки «влево», когда присадка движется перед пламенем, а горелка располагается под углом 70°, при выполнении заполняющего шва — 15°, неповоротные стыки свариваются облицовочным швом.
7. После пайки наружная поверхность зачищается металлической щеткой, а внутреннюю следует промыть водой через сутки.

Трубопроводы, выполненные таким образом, могут использоваться в системах отвода, орошения, охлаждения и питьевого водоснабжения. Преимущества флюсовой пайки заключаются в быстром монтаже и высокой герметичности при небольших нагрузках.

Заключение

Некоторые специалисты полагают, что запрет на сварку оцинкованных труб является необоснованным, отчасти потому, что существует успешный опыт применения такой технологии в старых зданиях, некоторые конструкции до сих пор функционируют, что подтверждает их надежность.

• При нагреве выделяются ядовитые оксиды, что нарушает соблюдение норм безопасности и охраны труда, ведь ранее специалисты не получали надбавок за вредные условия;
• Сложности на этапе контроля процесса очистки околошовных зон повышают риск аварий;
• Цинковый слой не подвержен высокотемпературному воздействию теплоносителя, в то время как для выполнения прочности фитингов и резьбы в коммунальных системах более чем достаточно.

Несоблюдение санитарных норм может затруднить процесс ввода в эксплуатацию и привлечь внимание контролирующих государственных органов.

• Соединение с помощью электрической дуги сопровождается высокой трудоемкостью процесса, но если оно выполнено квалифицированным специалистом, то уровень надежности соединения сопоставим с таковым у черного металла. При нарушении технологии возникает высокий риск тяжелого отравления и быстрого выхода из строя сварной системы.
• Пайка под флюсом не достигает механических характеристик фитингов, несмотря на сплав UTP1, который состоит из цинка, меди с добавлением кремния и олова. Преимущества в процессе монтажа включают скорость, безопасность и долговременную защиту от коррозии.

Обе технологии могут использоваться исключительно в частных целях на придомовых участках. Системы с бессварными соединениями внедряются при строительстве крупных объектов с 70-х годов и доказали свою эффективность, сокращая стоимость монтажных работ на 40-50%, и стойкость к нагрузкам до 16 бар. Новые виды соединительных элементов используются в установках высокого давления, в сейсмически активных зонах и на промышленных объектах.

Лупачёв А. В., Павлюк С. К. Дуговая сварка и пайка оцинкованных узлов теплотрасс и их коррозионная стойкость // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия B. Промышленность. Прикладные науки. – 2012. – №. 3. – С. 21-27.

Причины ограничений на сварку оцинкованных труб

Некоторые эксперты утверждают, что запрет на сварку оцинкованных труб не имеет обоснования, учитывая успешный опыт применения таких конструкций в зданиях старой постройки. Часть из них продолжает находиться в эксплуатации, что служит доказательством их надежности и долговечности метода соединения.

Среди оснований для введения ограничений:

• При нагреве выделяются токсичные оксиды, что грубо нарушает стандарты безопасных условий труда, и до недавнего времени сварщикам не выплачивали надбавку за выполнение работ в неблагоприятных условиях.
• Сложности контроля в процессе очистки зоны сварного шва приводят к увеличению вероятности возникновения повреждений и, соответственно, аварийных ситуаций.
• Цинковое покрытие имеет низкую стойкость к высоким температурам от теплоносителя; для выполнения задач в коммунальной сфере более чем достаточно надежности фитингов и качества резьбы.

Несоблюдение норм безопасности может привести к проблемам при вводе здания в эксплуатацию и вызвать беспокойство со стороны контрольных органов.

Часто задаваемые вопросы о сварке оцинкованных труб

Могу ли я использовать обычные электроды для сварки оцинкованных изделий?

Да, это возможно, однако потребуется применение специального флюса для обеспечения полноценной защиты шва, а также использование респиратора для защиты органов дыхания и тщательный подбор характеристик аппарата для сварки оцинкованных труб.

Можно ли соединить оцинкованный металл с черным металлом при помощи полуавтомата?

Качественное соединение оцинкованного металла с черным возможно с использованием следующих методов:

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

При любом выборе, как электродов, так и проволоки следует акцентировать внимание на соответствующих материалах, специально предназначенных для работы как с черными, так и с цветными металлами.

Могу ли я использовать проволоку с ржавчиной для сварки оцинкованных труб?

Наличие не соответствующих ГОСТ inclusions снижает прочность сварного шва, повышая риск его разрушения под действиями внешних нагрузок. Частицы ржавчины могут не этот расплавленный металл шва остаться в нем.

Сварка с использованием электрической дуги представляет собой достаточно сложное задание, однако, если ею занимается опытный мастер, то уровень надежности шва не уступает таковому у черного металла. Отклонение от установленных норм может привести к тяжелым отравлениям и быстрому выходу системы из строя.

Механические свойства пайки с использованием флюса не достигают уровня фитингов, несмотря на использование сплава UTP1, который состоит из цинка, меди, кремния и олова. Преимущества такой технологии сводятся к скорости, безопасности и устойчивости конструкции к коррозии.

Оба метода применяются исключительно в личных целях. Бессварные соединения стали популярными в строительстве больших объездов начиная с 70-х годов, что позволило сократить затраты на монтаж на 40–50 % и добиться прочности до 16 бар. Тем самым новые соединительные элементы находят применение в насосах высокого давления, в сейсмоактивных зонах и на промышленных площадках.

Сварка оцинкованных труб: методы, ограничения.

Оцените, пожалуйста, статью.