Варианты сварки оцинкованных труб – преимущества и недостатки способов

Трубы из оцинкованной стали весьма широко применяются для прокладки различных коммуникаций и сооружения всевозможных металлоконструкций, поскольку отличаются хорошими эксплуатационными качествами. Монтаж таких изделий может производиться несколькими способами. Данный материал расскажет о том, как варить оцинкованную трубу, и какие особенности данного процесса могут иметь значение в процессе работы.

Способы сваривания труб из оцинкованной стали

Технология электрического сваривания металлических изделий предполагает нагревание рабочей поверхности шва до 1200 градусов, тогда как температура кипения цинка составляет лишь 906 градусов. Такая разница в показателях в ряде случаев приводит к выгоранию цинкового слоя.

Среди нежелательных последствий процесса сварки оцинкованных труб можно назвать:

1. Испарения цинка являются чрезвычайно вредными для здоровья. Если в помещении недостаточно хорошая вентиляция, вдыхаемые пары могут привести к отравлению или временной остановке дыхания работника.
2. Слой цинка на сварочном шве нарушается в процессе работы, так что в этом месте могут начаться коррозийные процессы, при этом профильная оцинкованная труба уже не прослужит так долго, как могла бы.
3. Если в процессе сварки оцинкованной трубы электродом происходит интенсивное испарение цинка, поверхность трубы может покрыться порами и трещинками. В результате шов будет недостаточно герметичным и прочным.

Таким образом, соблюдение правил безопасности при работе с данными изделиями является обязательным условием. Лицо нужно защитить специальным респиратором и маской из материалов-диэлектриков. На руки надевают прорезиненные перчатки с термоизоляционной тканью сверху.

Если предварительно обработать рабочую поверхность трубы соляной кислотой, можно избежать вспенивания слоя цинка. Обратите внимание, что в идеале желательно не допускать испарения цинкового покрытия, чтобы не лишить трубу защиты от коррозии. Достигнуть этого можно несколькими методами сварки.

Первый метод заключается в механической очистке слоя оцинковки с помощью абразивного круга с наждаком или щетки по металлу. Все дальнейшие сварочные работы будут производиться как с обычными черными трубами. Недостаток данной технологии заключается в устранении защиты от коррозии, которую обеспечивает цинковое покрытие, так что срок службы такого трубопровода существенно сокращается (прочитайте: «Виды технологий сварки труб – преимущества и недостатки способов»). Из-за контакта с жидкостью такая труба быстро начнет ржаветь и очень скоро потребуется ее ремонт или полная замена, что повлечет за собой дополнительные трудовые, материальные и временные затраты.

Тем не менее, если участок без цинкового слоя невелик, его можно защитить катодным способом – нанести на зачищенный участок цинковое напыление электрохимическим способом (прочитайте: «Варианты катодной защиты трубопроводов – преимущества и недостатки способов»).

Альтернативной технологией сварки оцинкованной трубы будет применение специальных флюсов для пайки. В таком случае удалять цинковое покрытие не нужно. Такой метод широко используется в тех ситуациях, когда выполнить зачистку трубы невозможно. Для соединения труб требуется сплав UTP 1 и флюс HLS-B. Примечательно, что флюс при контакте с водой полностью растворяется, он безопасен для здоровья, поэтому такой способ вполне приемлем для сборки водопроводных систем.

Метод сварки труб из оцинковки с применением флюса

Перед тем как варить оцинкованные трубы электросваркой с применением флюса, кромки труб нужно зачистить до блеска металла и обезжирить, причем обработке следует подвергнуть как внешнюю, так и внутреннюю часть трубы (прочитайте также: «Как правильно варить электросваркой трубы – теория и практика от мастера»). Подготовленные отрезки трубы нужно прогреть на 20-30 см длины с двух сторон от будущего шва. В то же время, никаких манипуляций с кромками труб, толщина стенок которых не превышает 3 мм, производить не нужно – стык и так получится качественным. В данном случае зазор между концами составит 2-3 мм. Если же стенки у трубы более толстые, то размер зазора можно оставить таким же, а вот угол раскрытия кромки составит 80-90º с притуплением на высоте 1-1,5 мм.

Перед сваркой флюс нужно нагреть до состояния, среднего между твердым и жидким, после чего нанести его на место будущего соединения довольно толстым слоем. При этом для стыковки оцинкованных труб потребуется вдвое больше флюса, чем для работы с трубами из обычной стали. Главная задача флюса заключается в оттягивании им избыточного тепла в процессе сварки, чтобы цинковый слой не закипал и не начинал испаряться с кромок трубы.

Нагреваясь, флюс меняет свою окраску – сначала, с желтой на белую, а затем становится полностью прозрачным. Это значит, что можно приступать к пайке труб.

Обратите внимание, что размер сопла в горелке будет зависеть от толщины стенки оцинкованной трубы.

В частности, если толщина стенки трубы находится в пределах 2-6 мм, а ее сечение не превышает 250 мм, то достаточно будет сопла, диаметром 1-2 мм. Это касается, в том числе, заполняющих швов на любых трубопроводах.

Если же диаметр оцинкованной трубы составляет более 250 мм, а ее стенки имеют толщину более 2-6 мм, понадобится горелка с соплом 2-4 мм.

Столь пристальное внимание соплу горелки уделяется потому, что слишком большой его диаметр приведет к перегреву рабочей поверхности, в результате чего цинк начнет испаряться. Кроме того, наличие расплавленного цинка на поверхности трубы приводит к образованию пор, что снижает устойчивость изделия к коррозии и сокращает срок его службы.

Напротив, слишком мелкий диаметр сопла в горелке не позволит разогреть металл до нужной для сваривания температуры, что неизбежно приведет к прилипанию припоя.

Пайку оцинкованных труб осуществляют ацетилено-кислородным пламенем, отрегулированным на излишек кислорода. Это делается, чтобы в процессе пайки при взаимодействии припоя с кремнием образовывался его оксид, который препятствует испарению цинка.

Обратите внимание, что пламя горелки должно быть стабильным, а фокусировать его нужно на зазоре между заготовками и на кромках. В противном случае труба в месте соединения может перегреться.

Оптимальным методом, как сварить оцинкованную трубу в случае использования газовой горелки, будет техника «влево», то есть размещение припоя перед пламенем, чтобы оно не попадало на поверхность металла. Во время выполнения переплавляющего шва горелку нужно держать под углом 70-75º. Если же нужен заполняющий шов, то угол наклона будет 15-30º. Легче всего наблюдать за сварочной ванной, если горелка находится в нижнем положении, хотя это не принципиально.

За один проход можно соединить трубы сечением до 4 мм, а вот для изделий с большим диаметром потребуется многопроходная сварка.

В конце работы все излишки припоя удаляют металлической щеткой и водой. При этом стоит соблюдать осторожность, чтобы не повредить цинковое покрытие. Изнутри трубу оставляют с водой на сутки и промывают.

Если все сделано корректно, швы получаются качественными и не предполагают дополнительной защиты от коррозии.

Соединение труб с цинковым покрытием ручной электродуговой сваркой

Чтобы предотвратить возникновение пор в стыковых и угловых швах, можно увеличить ток и сократить скорость сварки. Для этого понадобятся электроды для оцинкованных труб, которые подбираются в зависимости от марки стали. В частности, марка электродов для сварки оцинкованных труб из высокоуглеродистой стали выбирается с рутиловым покрытием. А если сталь для труб использована низколегированная, то вполне подойдут электроды с основным покрытием.

У электродов с рутиловым покрытием есть целый перечень достоинств:

1. Благодаря наличию в составе электрода оксида титана, дугу можно зажечь очень легко и быстро, причем неоднократно.
2. Сварные швы с такой дугой получаются герметичными, прочными и очень качественными, без каких-либо дефектов.
3. При работе практически не возникает брызг, так что потери материала ничтожно малы.

В составе рутилового покрытия электрода могут быть включения порошка железа. Оно способствует снижению удельного веса углерода в слое цинка и повышает устойчивость к растрескиванию.

Стоит отметить, что для выполнения сварочных работ электросваркой, нужен хотя бы минимальный практический опыт (подробнее: «Как варить трубы электросваркой правильно – пошаговое руководство»). Помимо внешнего покрытия электрода на мощность дуги влияет еще и его толщина. В частности, слишком толстый электрод выдаст дугу, которая быстро прожжет материал. Напротив, слишком тонким электродом вряд ли получится выполнить достаточно мощный и качественный шов. Поскольку чаще всего работы выполняются с трубами с толщиной стенок в 1,5-5 мм, оптимальный диаметр электрода составит 2-3 мм.

Немаловажную роль в процессе сварки играет и скорость прохождения электрода по поверхности. Если делать это слишком медленно, велика вероятность прожигания трубы. А если скорость движения электрода выше, чем необходимо, сварной шов получится непрочным. Подобрать оптимальную скорость можно только опытным путем.

Не забудьте по завершению сварочных работ обработать швы составом от коррозии.

Антикоррозийное средство должно соответствовать таким параметрам:

• обладать хорошим сцеплением с поверхностью;
• обеспечивать защиту от окисления на цинковом покрытии;
• быть удобным и простым в нанесении без специальных приспособлений.

Неплохим вариантом для защиты оцинкованных изделий считается специальная краска, содержащая порядка 94 % цинковой пыли. Этот состав легко наносится и хорошо удерживается на вертикальной поверхности благодаря наличию в нем неомыляемых связующих компонентов.

Альтернативным способом антикоррозийной защиты поверхности является наплавка проволоки, в которой содержится 99,99 % цинка, либо цинково-кадмиевых прутков.

Другие методы стыковки оцинкованных изделий

Еще один способ соединения оцинкованных труб без их нагрева – резьбовая стыковка. Нарезать резьбу на оцинкованных трубах достаточно сложно, поэтому данный способ практикуется преимущественно на изделиях с малым сечением. К тому же, такой способ материально более затратен в сравнении с обычной сваркой. Еще один важный момент – на участке нарезки резьбы слой цинка будет уничтожен, так что труба быстрее начнет ржаветь.

Для сборки коммуникаций водоснабжения и отопления могут использоваться бессварные комплекты труб с фитингами, напоминающие конструктор. В таком наборе есть специальная муфта с уплотняющим кольцом, которую с помощью болтов закрепляют на канавке по краям трубы. Хотя такой метод сборки труб еще не достаточно распространен в нашем государстве, он обеспечивает прочное соединение и выполняется очень быстро.

Подводя итоги можно сказать, что ответ на вопрос, можно ли сваривать оцинкованные трубы, будет положительным, при условии соблюдения техники безопасности и технологии выполнения работ, а также при наличии опыта. Помните, что очень важно избежать перегрева труб и испарения цинка. Предотвратить эти явления можно с помощью флюса и рутиловых электродов. Альтернативные же методы стыковки труб хоть и имеют право на жизнь, однако, обходятся существенно дороже.

Технологии сварки оцинкованных труб

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.