Ювелирное обозрение

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

Когда 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.

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

Как 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

Применяются 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

Могут 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.

Важно правильно подобрать силу тока на сварочном аппарате и диаметр электрода. Большой ток приведет к прожиганию соединяемых изделий.

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

Соединить 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.

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.

Оцинкованная сталь является надежным материалом для создания или скрепления различных конструкций. Её применяют в промышленной и строительной сферах. Детали из подобного материала обладают устойчивостью к коррозии и являются более дешевыми, нежели нержавеющая сталь.

Сварка оцинкованных труб активно применяется дизайнерами в создании интерьера, так как после обработки материал сохраняет свой первоначальный эстетичный вид во время работы. Процесс достаточно легкий и простой, однако необходимо учитывать особенности скрепления, правила использования и другие нюансы.

Особенности соединения

Когда обустраивают инженерные коммуникации, то сварка оцинкованной стали становится весьма востребованной процедурой.

Но сплавление таких изделий благодаря резьбе является проблематичным процессом из-за свойства строительного материала. Это добавляет сварке оцинкованных изделий большей стоимости на выполнение работы.

Для оцинкованной сварки зачастую используют классические сварочные инструменты, но к их выбору необходимо подходить внимательно, поскольку любое неверное движение может привести к повреждению поверхности, а это провоцирует появление коррозии.

Необходимо отметить, что для того чтобы защитить оцинкованные детали нужно постараться минимизировать работу сварочного инструмента, тогда материал не будет испаряться.

Для этой процедуры специалисты зачастую используют электрод, который может выдержать большую частоту тока. Это дает возможность пользоваться более высокой температурой, нежели в обычной ситуации.

Электроды для сварки цинка также обладают определенными преимуществами, которые облегчают рабочий процесс:

• повышают безопасность в момент эксплуатации;
• доводят материал до нужных условий за максимально короткое время;
• не дает материалу возможности испариться.

Для защиты оголенных мест небольшой площади тубы, слой цинка можно перенести при помощи катоды электромеханическим методом. Для больших площадей данный способ не рекомендуется применять, поскольку процесс является трудным и нет полной уверенности, что поверхность будет защищена от коррозии.

Технологические тонкости

Технология сварки оцинкованных труб подразумевает под собой использование специальных приборов, которые могут сварить несколько деталей, не повреждая при этом поверхность.

Чтобы работа была качественной на предполагаемое место сварки необходимо нанести специальный флюсовый слой. С его помощью основной материал не выгорит во время плавления.

Сварка оцинкованного листа происходит следующим образом:

1. На поверхность свариваемого участка необходимо нанести флюс в вязко-жидком состоянии.
2. Непосредственно в период работы поверхность материала с флюсовым слоем будет плавиться, но не испаряться или выгорать.
3. После того, как сваривание будет окончено, флюсовый слой не позволит коррозии проникнуть на поверхность материала и повредить её.

Необходимо отметить, что данная технология используется при работе сварочных оцинкованных труб для водопроводной коммуникации. Если вдруг флюс попадает внутрь трубопровода, он не оказывает негативного влияния для людей, поскольку имеет свойство полностью растворяться в воде.

Также каждый специалист должен придерживаться всех мер безопасности, куда входит выполнение работы только в комнате, где присутствует хорошая вентиляция либо на улице.

Любой из способов сварки оцинкованных труб должен надеть резиновые перчатки с теплоизолирующей тканью и респиратор. Во избежание вспучивания цинковой поверхности рекомендовано наносить после всех обработок изделия соляную кислоту.

Подбор электродов

Когда цинк подвергается плавлению, он имеет свойство издавать пар, поскольку кипение начинается при температуре 906°С. При попадании цинковых паров в сварочную ванну, шов может иметь поры либо микроскопические трещины, и будет некачественным и ненадежным.

С этой целью необходимо очистить всю поверхность материала. Стоит отметить, что не всегда можно удалять слой цинк, поэтому существуют иные способы, благодаря которым можно получить качественный сварной шов. Если мастер использует дуговую ручную сварки, то ему понадобятся электроды для оцинкованных труб.

При варении углеродистой стали, электрод необходимо подбирать меньше диаметра трубы. В некоторых случаях в роли электрода может выступать деталь, имеющая рутиловое покрытие. Чтобы сварить запчасти, изготовленные из низколегированной стали, электрод может быть с основной поверхностью.

Существует несколько преимущественных свойств электродов:

• его химический состав позволяет детали разгораться за короткое время без каких-либо усилий;
• плавленый материал не разбрызгивается в разные стороны;
• сварные швы в результате получаются высококачественными без возникновения трещин, сколов или вздутий.

Иногда для пониженной удельной массы углеродистого раствора, находящего в поверхности из цинка и для повышения сопротивляемости изделия к возникновению повреждений, рекомендуется в рутил добавлять немного железа в виде порошка.

Чтобы швы и поверхность в свариваемых трубопроводах и оцинкованных трубах не вздувались, специалисты увеличивают подачу тока и снижают скорость варения.

В жаркой окружающей среде, где будут находиться трубы, цинк не будет негативно влиять на заделанные швы. Чтобы скрепить несколько частей трубопровода с цинковым покрытием, не повредив поверхность, используют пайку.

Достоинства этого метода заключаются в следующем:

• изделие имеет хорошую стойкость к возникновению коррозии, шов герметичен;
• монтажные работы по времени занимают минимальное количество времени;
• цена за такую услугу относительно низкая.

Сварка оцинковки газовой горелкой

Распространенной технологией без нарушения цинкового слоя является использование электродов для сварки оцинкованных труб. Для её основы берут специальный флюс.

Сварка оцинковки по черному металлу выполняется согласно следующим этапам:

1. В первую очередь подготавливают свариваемые заготовки.
   Их необходимо очистить от жира, грязи и пыли.
2. После этого на заготовленную поверхность наносится флюс.
   Он должен покрывать всё место, где будет находиться сварной шов. Только благодаря этому оцинкованное покрытие будет полностью защищено от перегрева и испарений.
3. Затем на месте предполагаемого скрепления свариваемой оцинковки применяют электроды из стали, которые имеют специальное покрытие.
   Для более надежного крепления двух частей их следует немного подплавить. Это можно сделать газовой горелкой – нагревается определенный участок трубы, который не имеют флюсового слоя.
4. Если при проведении сварочной работы была нарушена структура сплава, который защищал поверхность, то покрытие нуждается в срочно восстановлении, дабы не возникла коррозия.
   Вначале заготовка полностью охлаждается и на разрушенный участок необходимо нанести специальное антикоррозионное средство.

Правила выполнения сварочных работ

Для того, чтобы грамотно провести процесс цинкования при помощи сварочного инструмента, каждому мастеру необходимо придерживаться определенных правил выполнения сварочных работ.

1. Во время рабочего процесса необходимо контролировать цинк.
   Его температура не должна превышать положенную норму. Это дает возможность защитить трубопроводу от коррозийного налета.
2. Для крепкой сварки оцинковки используют электроды.
   Перед началом работы необходимо поверхность почистить от пыли и грязи, а также обезжирить. Для защиты цинкового слоя в момент сварки наносят флюс. Его количество должно превышать в несколько раз больше, нежели при классическом скреплении.
3. При сваривании труб со стенками меньше, чем 3 миллиметра, специально обрабатывать материал необязательно.
   Можно ограничиться скосами и гартами.
4. Сварочный инструмент для оцинковочных работ должен иметь меньший размер, чем при работе со сталью.
5. Используя газовую горелку, огонь необходимо подрегулировать таким образом, чтобы кислорода было немного больше полагаемого количества.
6. Прежде чем сваривать детали, их нужно немного прогреть.
   Желательно захватить большую часть поверхности.
7. Для сварки оцинкованных труб необходимо поставить уголок на том участке, где планируется скрепить части.
   Он нужен, чтобы защитить поверхность и материал от воздействия огня горелки.
8. После того, как все сварочные работы будут закончен флюсовый слой необходимо снять.

Чтобы оцинковка легко сваривалась простым способом и швы были ровными, можно использовать электроды. Для тех, кто не сильно разбирается в теме, одним из важных вопросов является: какими электродами варить оцинкованную трубу.

Очень важно, чтобы они имели хорошее сцепление с основным материалом и могли выдерживать защитный слой.

Стальные трубы с цинковым покрытием часто используются для прокладки теплосетей, системы водоснабжения и канализации. При монтаже трубопровода необходимо учитывать ряд нюансов, связанных с разницей температуры плавления цинка и стали. Если соединять защищенный металл обычными методами, пострадает качество покрытия.

Пары цинка очень вредны, при работе ими легко отравиться. Счищать защитное покрытие – тоже не вариант, в месте швов магистраль начнет ржаветь, при сварке оцинкованных труб необходимо это учитывать.

Можно ли сваривать оцинкованные трубы

ГОСТом предусмотрены правила сборки водоводов. Взамен традиционным методам сваривания предусмотрены другие, не нарушающие защитное цинковое покрытие в процессе монтажа. Защитный слой вскипает при 906°С, а сплав должен прогреться до 1200°С. Как сварить оцинкованную трубу в этом случае:

1. Ускорить время сварки, чтобы цинк не успел испариться. Для этого нужно увеличить температуру в зоне расплава, регулируя токи. Если сталь быстро дойдет до кондиции, покрытие не пострадает.
2. Осуществлять сварку с применением флюса – специального защитного состава, способного сохранить целостность цинкового покрытия. Флюсы должны отвечать определённым требованиям, не содержать вредных компонентов, способных растворяться в воде.

Методы сварки

Существует две технологии сборки магистралей: варить оцинкованные трубы можно электродуговым аппаратом и газовой горелкой.

1. Для электродугового метода используют специальные электроды с основным или рутиловым покрытием. Трубы со стенкой до 3 мм сваривают сразу, если толщина больше, края трубы притупляют, снимают фаску, оставляя провариваемую толщину. На месте шва оставляют зазор 2–3 мм. Сварку осуществляют, выдерживая ток в диапазоне от 100 до 160 А. При более высоком ампераже возможно прожигание деталей, при низком – непровар. Предварительно прихватывают две или три точки стыка двух труб, чтобы не повело зазор во время формирования шва. Электросварку поверхности с цинковым покрытием производят способом наплавки с отрывом. Начинают каждую следующую точку с большой задержкой в ванне предыдущей, важно, чтобы выгорел цинк. Для долговечности шва валик наплавленного металла должен превышать толщину трубы на ¼. Чтобы соединить начало и конец сварного шва, сбивают окалину, а затем снова проваривают место соединения так, чтобы образовался валик, чуть больше остального шва. Сварка оцинкованных труб электродами заканчивается зачисткой шва щеткой по металлу: соединение хорошо прочищают, наносить на него защиту не нужно.
2. Основным методом сборки трубопровода в городских условиях считается газовая сварка. Она производится с использованием флюсов и сплавов для пайки. Для этого используют сплав UTP 1, он сочетается с флюсом HLS-B, растворяющимся в воде без образования вредных соединений.

Особенности сварки оцинкованных труб состоят в правильном подборе номера горелки и техники формирования соединения. Процесс пайки заключается в расплаве припоя в зоне шва, пламя направляется на припой, жидкий металл равномерно заполняет зону стыка, не повреждая слой цинкового покрытия, покрытого флюсом.

Толщина припоя для стыков со стенкой до 10 мм равна половине толщины плюс 1 мм, если стенка толще, припой равен ½. За один проход проваривается стенка до 4 мм, если они толще, делается двойной провар.

Выбор электродов

К электродам для сварки оцинкованных труб предъявляются особые требования:

• они не должны сильно разбрызгиваться, чтобы повреждать защитное покрытие;
• легко зажигаться;
• образовывать качественный шов, обладающий низкой ударной вязкостью.

Марка покрытия электрода выбирается по типу стали: для углеродистых нужно рутиловое, для низколегированных – основное. В рутиловом покрытии содержится до 50% оксида титана, наиболее популярные марки: ESAB-SVEL OK 46.00, Electric Omnia 46, ОЗС-12, МР-3, УОНИ 13/55. Из электродов с основным покрытием для сварки применяют ТМЛ, ТМУ-21, ЦУ-5, ЦЛ-20; ЦЛ-39, в их состав входит фосфор и кальций. Диметр подбирается по специальным таблицам в зависимости от толщины свариваемой трубы и толщины стенки, он должен соответствовать СНиП 3.05.01-85.

Технология сварки газовой горелкой

Размер горелки выбирается по диаметру трубы и толщины стенки: номера 1–2 подходят для труб диаметром до 250 мм со стенкой до 6 мм; №№ 3–4 – свыше указанных размеров. Концентрацию кислорода увеличивают, чтобы кремний, содержащийся во флюсе, полностью окислялся до оксида, образуется термоизолирующая пленка, при высокой температуре цинк уже не вскипает. Пламя должно поддерживаться постоянно, чтобы не было непроваров.

Подготовительные работы

До начала работы трубы необходимо подготовить:

1. если стенка толще 3 мм, необходимо сделать скос под углом раскрытия 80°, притуплением 1-1,5 мм;
2. торцы очищают от грязи, пыли, очищают от заусениц обрезную кромку;
3. укладывают трубы встык с 3 мм зазором;
4. обезжиривают поверхность в зоне соединения специальным составом, для этого используют мягкую ветошь;
5. на 2 см с концов наносят флюс – пастообразную массу, толщина слоя не менее 2 мм.

Процесс сварки

1. включают горелку и сначала прогревают трубу на расстоянии до 30 см от торца;
2. нужно нагреть флюс, пока он из желтого не станет полностью прозрачным;
3. при сварке присадочную проволоку прижимают к поверхности стыка, между фасками, под пламенем горелки она расплавляется, заполняя пустое пространство (у толстостенных труб полностью заполняется вся кромка);
4. горелку направляют на присадочную проволоку, температура его плавления не выше 950°С. Как варить шов, не принципиально, но чаще припой во время работы располагается перед пламенем, используется техника «влево», горелку удобней держать в нижнем положении. Максимальный угол наклона горелки при варке – 75°, для заполняющего повторного шва – от 15° до 30°.

Завершающие работы

В конце работы проводится смывка флюса, зачистка шва. После этого проводится обработка зоны сварки антикоррозионной краской с большой концентрацией цинка. Для защиты от коррозии можно применять другие составы на основе эпоксидной смолы, каучука.