Varjenje pocinkane jeklene cevi: Zakaj cinkova prevleka spremeni vse o zvaru

Zvar na pocinkani cevi ni enak postopek kot zvar na črni cevi z drugačno-barvno površino. Cinkova prevleka, ki daje pocinkani cevi odpornost proti koroziji, se obnaša zelo drugače kot jeklo pri temperaturah varjenja in ta razlika poganja skoraj vse posebne previdnostne ukrepe, ki se uporabljajo pri varilci pocinkane cevi - od tega, kako je spoj pripravljen, do tega, kako poteka zvar, do tega, kaj se zgodi, ko oblok ugasne. Razumevanje, zakaj ti previdnostni ukrepi obstajajo, namesto da bi jih obravnavali kot samovoljni kontrolni seznam, je tisto, kar loči varjeni pocinkani spoj, ki traja tako dolgo kot preostala cev, od tistega, ki postane prvo mesto, kjer sistem korodira.

Vse pocinkane cevi ne prispejo na mesto varjenja z enakim premazom in razlika je pomembna, preden se varjenje sploh začne.

Vroče{0}}pocinkana cevse proizvaja s potopitvijo končne jeklene cevi v kopel staljenega cinka, običajno okoli 450 degC. Cink reagira z jekleno površino in tvori niz plasti cinkove -železove zlitine, na vrhu pa je plast relativno čistega cinka. Ta metalurška vez - in ne samo površinski nanos - je tisto, kar daje vročemu-potopnemu premazu moč oprijema in tipičen razpon debeline od približno 45 do 100+ mikronov, odvisno od debeline jekla in časa potopitve. Prevleka ni popolnoma enotna na mikroskopski ravni, vendar na praktični ravni neprekinjeno pokriva notranje in zunanje površine cevi, vključno s težko{10}}-dostopnimi območji, kot so navoji in zvari, ker je cev popolnoma potopljena.

Elektro{0}}galvanizirana cevse proizvaja z elektrokemičnim nanašanjem cinka na jekleno površino, običajno pri sobni temperaturi, iz raztopine cinkove-soli. Nastala prevleka je tanjša - običajno v razponu od 5 do 25 mikronov - na videz je bolj gladka in se veže z elektrokemičnim oprijemom, ne pa z difuzijsko plastjo zlitine, ki se razvije vroče-prevleko. Nanos je hitrejši in cenejši ter daje enotnejšo, kozmetično čistejšo površinsko obdelavo, zato se pogosto pojavi pri aplikacijah v zaprtih prostorih ali manj-izpostavljenosti-koroziji, kjer sta videz in cena pomembnejša od desetletij življenjske dobe na prostem.

Praktična posledica za varjenje: vroč{0}}nanos z vročim potapljanjem ima več cinkove mase skoncentrirane v bližini spoja, več ga je zaklenjenega v plast zlitine, ki se oprime jeklene površine tudi pod vročino, in debelejšo prevleko, ki se odstrani pred varjenjem. Elektro -galvanizirana prevleka je tanjša in jo je lažje odstraniti, vendar ima tudi krajšo življenjsko dobo, ko je spoj ponovno v uporabi, saj je tam preprosto manj cinka. Nobena razlika ne spremeni temeljne fizike tega, kar se zgodi, ko oblok udari v bližino cinka - spremeni se, v kolikšnem delu te težave imate opravka in kakšna je korozijska učinkovitost končnega spoja v primerjavi s preostalim delom cevi.

Glavna težava je preprosto neskladje v temperaturi. Cink vre pri približno 907 °C. Jeklo se začne taliti šele pri približno 1500 stopinjah Celzija. Varilni oblok je veliko bolj vroč kot katera koli slika -, kar pomeni, da je cink tik ob njem že izhlapel, ko je oblok kaj naredil z jeklom.

To zaporedje povzroči več različnih težav v končnem zvaru, ne le eno:

• Poroznost- cinkova para, sproščena v zvarni bazen, ne uide v celoti, preden se kovina strdi, zaradi česar ostanejo plinski žepi v zvaru. Poroznost zmanjša efektivni prečni-prerez zvara in omogoči nastanek razpok zaradi korozije in utrujenosti.
• Krhkost tekoče kovine- če varilna toplota potisne staljen ali uparjen cink v meje zrn toplotno{1}}prizadetega območja v osnovnem jeklu, lahko zmanjša duktilnost tega območja in v nekaterih primerih prispeva k pokanju pod naknadno obremenitvijo ali toplotno obremenitvijo. To je dobro-dokumentirano tveganje, ki je posebej povezano z varjenjem pocinkanega jekla, ki se razlikuje od običajne poroznosti zvara.
• Brizganje in slab profil kroglice- hlapeči cink moti oblok in površino zvarnega bazena, zaradi česar je težje držati čist, dosleden zvar v primerjavi z varjenjem istega spoja v golem jeklu.
• Nevarnost hlapov- cink, ki ga upari oblok, hitro oksidira na zraku in proizvaja hlape cinkovega oksida. Vdihavanje tega hlapa v zadostni koncentraciji povzroči mrzlico kovinskega hlapa, resnično in-prepoznano poklicno nevarnost, zato sta prezračevanje in, kjer je potrebno, zaščita dihal standardna praksa pri varjenju pocinkanih kovin in ne neobvezen previdnostni ukrep.

Nobena od teh težav ne izgine, ker je varilec usposobljen - so fizične posledice varjenja skozi nedotaknjeno cinkovo ​​prevleko. Kakšen nadzor nad spretnostmi in postopkom je, kolikšen del težave doseže končni sklep, in ta nadzor se začne, preden se sproži oblok.

Standardna praksa je, da se cinkova prevleka odstrani s področja spoja pred varjenjem z uporabo kotnega brusilnika, abrazivnega brušenja ali čiščenja s plamenom, namesto da bi varili neposredno skozi varjenje. To ni kozmetično - ampak obravnava tveganje poroznosti in krhkosti pri izvoru tako, da cinkove pare zadrži zunaj zvarnega bazena in toplotno-prizadetega območja. Očiščeno območje se običajno razteza malo nazaj od roba spoja tako na cevi kot na kakršni koli nasprotni prirobnici ali nastavku, ne le na neposredni poševni strani, saj se toplotno -prizadeto območje razteza čez sam zvar in preostali cink tik izven vidnega spoja lahko še vedno izhlapi v območje, izpostavljeno varilni toploti.

Vsak način odstranjevanja ima praktičen kompromis. Brušenje je hitro in ga je mogoče nadzorovati, vendar ustvarja prah-napolnjen s cinkom, ki zahteva enake previdnostne ukrepe proti hlapu/prahu kot pri varjenju. Čiščenje s plamenom zažge premaz s prehodom gorilnika z nižjo-intenzivnostjo pred začetkom varjenja, uporabno pri cevi z večjim-premerom, kjer je brušenje celotnega oboda-zatratno, vendar še vedno sprošča hlape cinkovega oksida med samim prehodom čiščenja, tako da zahteve po prezračevanju ne izginejo samo zato, ker se varilni oblok še ni začel.

Za pocinkane cevi nad približno DN100 so namesto varjenja na terenu pogosto navedene mehanske metode spajanja - prirobnični priključki, žlebovi/mehanske spojke ali stiskalni-fitingi -, razlog pa je neposredno povezan z zgoraj opisano obremenitvijo-odstranjevanja prevleke in popravil. Spoj DN100+ ima velik obseg prevleke, ki jo je treba odstraniti, zvariti in nato popraviti, vsaka vrzel pri tem popravilu pa je vrzel v zaščiti pred korozijo na spoju, ki jo je pogosto težko pregledati ali ponovno -nanesti, ko je sistem v uporabi. Mehanski spoj prepreči kakršno koli motenje prevleke na območju spoja - brez brušenja, brez varjenja, brez popravila -, kar odpravi celotno zgoraj opisano kategorijo tveganja, namesto da bi jo obvladalo. V večini jurisdikcij je to manj stvar zahteve kode in bolj stvar praktičnega obvladovanja tveganja, ko postane površina-odstranjenega premaza dovolj velika, da je težje zagotoviti popolnoma dosledno popravilo.

Ko je spoj zvarjen, ostane območje, ki je bilo zbrušeno ali žgano golo - skupaj s samim zvarom -, brez zaščite pred korozijo, razen če je namerno popravljeno. To je pomembnejše, kot se morda zdi na prvi pogled: cink ščiti sosednje golo jeklo delno z žrtvovalnim (galvanskim) delovanjem, kjer cink prednostno korodira in ščiti majhne bližnje površine izpostavljenega jekla. Ta zaščita ima omejeno učinkovito območje - deluje za luknjice in manjše poškodbe prevleke, ne pa za celoten zvar golega jekla. Če ni popravljeno, območje zvara postane prva točka korozije v sistemu, kar spodkopava razlog, zakaj je bila pocinkana cev sploh določena.

Standardno popravilo uporablja spojino-bogato s cinkom - bodisi spojino za hladno galvanizacijo, ki se nanese s čopičem ali pršenjem, ali v nekaterih primerih toplotno{2}}pršeno metaliziranje cinka za višje-zmogljive aplikacije -, izdelano do debeline suhega filma, ki je primerljiva z okoliškim vročim-nanosom, pogosto v več nanosih, da se doseže ustrezna debelina v enem prehodu. To ni kozmetični popravek,-ki se ujema z barvo laka; obnavlja dejansko žrtveno zaščitno plast in popravilo, ki je naneseno pretanko ali s slabo pripravljeno površino pod njim, bo spodletelo veliko prej kot preostali originalni premaz cevi.

Dosledna kakovost zvarov na pocinkanih ceveh je odvisna od nadzora na petih področjih, od katerih se vsako ukvarja z drugo točko, kjer lahko gre-zgornja tveganja, povezana s cinkom, narobe.

Usposobljenost in kontinuiteta varilcev.Pravilno varjenje pocinkane cevi zahteva strožji nadzor dovoda toplote in hitrosti potovanja kot varjenje enakovrednega golega jeklenega spoja, posebej za omejitev količine cinka, ki izhlapi pred in okoli zvarnega bazena. Posadke bi morale biti usposobljene za postopek, ki odraža to - in ne le splošno potrdilo o varjenju -, in jih je treba preveriti s praktičnim preizkusom v reprezentativnih pogojih na mestu, preden dobijo dovoljenje za delo. Ohranjanje iste ekipe pri projektu zmanjša spremenljivost, ki izhaja iz varilcev, ki se teh prilagoditev ponovno-učijo med delom.

Ravnanje z polnilnim materialom.Elektrode s prevleko-vpijajo vlago iz okoljske vlažnosti, vlaga v prevleki elektrod pa je ločeno, vendar še večje tveganje - prispeva k razpokanju v zvaru,-ki ga povzroča vodik, neodvisno od česar koli,-povezanega s cinkom. Potrošni material mora priti od dobavitelja s popolnim certifikatom materiala, mora biti shranjen in pečen pri nadzorovani temperaturi v skladu z veljavnim postopkom in mora biti izdan v količinah, ki ustrezajo približno pol-dnevni uporabi, tako da neuporabljena palica ne pusti, da ponovno absorbira vlago na tleh delavnice. Ta nadzor je pri galvaniziranih delih bolj pomemben, ne manj, saj se lahko poroznost iz cinkovih hlapov in vodikova poroznost iz vlažnih potrošnih materialov med seboj združita v istem zvaru.

Stanje opreme in kalibracija.Dejanska moč varilnega stroja se mora ujemati z njegovimi prikazanimi nastavitvami, zato je treba merilnike toka in napetosti umeriti pred začetkom projekta. Ker je pocinkano varjenje odvisno od strožjega nadzora-dovoda toplote kot običajno varjenje ogljikovega jekla, nekalibriran stroj - ali varilni kabel, ki je dovolj dolg, da povzroči znaten padec napetosti brez ustrezne prilagoditve parametrov - spodkopava celotno bistvo določitve natančnega nadzora toka in-hodne-hitrosti v postopku.

Procesna disciplina.Mere in čistost utorov (kar potrdi, da je bila cinkova prevleka dejansko odstranjena, ne le vizualno potemnjena) je treba preveriti tik pred začetkom varjenja. Tok, napetost in hitrost potovanja morajo ves čas ostati v območju kvalificiranega postopka, ne le na začetku spoja, saj premik proti večjemu vnosu toplote ponovno uvede več izhlapevanja cinka in širše toplo-območje prizadetosti. Koreninski prehodi si zaslužijo posebno pozornost, saj je korenina najbližje morebitnemu ostanku cinka na skrajni strani spoja in tam najverjetneje izvira poroznost; več{3}}prehodne zvare je treba graditi v nadzorovanih, tankih slojih in ne v majhnem številu težkih prehodov. Na spojih z večjimi-posledicami mora biti vizualni pregled podprt z ne-destruktivnim testiranjem, primernim za storitev - radiografskim ali ultrazvočnim testiranjem kritičnega tlaka ali strukturnih spojev, vsaj za reprezentativen vzorec serije.

Okoljski pogoji.Temperatura okolice, vlažnost in hitrost vetra na mestu varjenja vplivajo na kakovost varjenja, neodvisno od problema s cinkom - veter moti zaščito, vlažnost vpliva na prevzem vodika v zvarnem bazenu in shranjenem potrošnem materialu, hladna temperatura okolja pa spremeni hitrost hlajenja in s tem tveganje za razpoke v območju,-prizadetem od vročine. Kadar kar koli od tega ne spada v obseg navedenega kvalificiranega postopka, je pravilen odgovor, da odložite delo, da vseeno ne varite in se zanašate na inšpekcijo, da boste pozneje odkrili težave.