Зварка Ацынкаваная сталь застаецца стандартнай практыкай у прамысловай вытворчасці і будаўніцтве. Трывалае цынкавае пакрыццё забяспечвае выдатную ўстойлівасць да карозіі. Гэта робіць гэтыя матэрыялы незаменнымі для суровых вонкавых умоў і складаных інфраструктурных праектаў.
Аднак злучэнне гэтых матэрыялаў стварае розныя металургічныя праблемы і праблемы бяспекі ў параўнанні з працай на голай вугляродзістай сталі. Ахоўны цынкавы пласт стварае прамыя канфлікты. Вы сутыкнецеся з праблемамі стабільнасці дугі, чысціні зварачнай ванны і здароўя работнікаў. Нельга проста правесці дугой па пакрыццю і чакаць чыстага, трывалага злучэння без сур'ёзных наступстваў.
У гэтым кіраўніцтве прадстаўлена база, заснаваная на фактычных дадзеных, для інжынераў, кіраўнікоў вытворчасці і каманд па закупках. Мы ацэнім патрабаванні да абавязковай падрыхтоўкі, аптымальны выбар працэсу і важныя стандарты адпаведнасці, такія як OSHA і AWS. Вы даведаецеся, як падтрымліваць структурную цэласнасць і эфектыўна абараняць сваю працоўную сілу.
Ключавыя вывады
Вельмі мэтазгодна зварваць ацынкаваную сталь пры ўмове строгай падрыхтоўкі паверхні перад зваркай і аднаўлення пакрыцця пасля зваркі (ASTM A780).
Цынк выпараецца пры тэмпературы ~420°C, што прыводзіць да забруджвання зварачнай ванны, сітаватасці і вострай небяспекі для здароўя (ліхаманка дыму металу), калі не кіраваць належнымі сродкамі індывідуальнай абароны і вентыляцыяй.
Выбар працэсу мае значэнне: дугавая зварка з парашковым стрыжнем (FCAW) і дугавая зварка ў абароненым метале (SMAW/Stick) спраўляюцца са слядамі цынку лепш, чым дугавая зварка з газам (MIG), у той час як зварка з газавай вальфрамам (TIG) варта актыўна пазбягаць з-за надзвычайнай адчувальнасці да слядоў цынку.
Захоўваецца структурная цэласнасць: згодна з даследаваннямі ILZRO, належным чынам выкананы зварны шво на ацынкаванай сталі адпавядае ўстойлівасці да разбурэння і трываласці на стомленасць сталёвых злучэнняў без пакрыцця.
Фізіка зваркі ацынкаванай сталі: структурныя рызыкі
Каб зразумець, чаму ацынкаваны матэрыял дрэнна паводзіць сябе пад дугой, трэба паглядзець на асноўную тэрмадынаміку. Асноўная праблема заключаецца ў велізарнай цеплавой неадпаведнасці паміж ахоўным пакрыццём і асноўным металам.
Цынк плавіцца пры тэмпературы прыкладна 420°C (788°F). Ён цалкам выпараецца пры тэмпературы 906°C (1663°F). Для плаўлення вугляродзістай сталі патрабуецца значна больш высокая тэмпература, звычайна ад 1370°C да 1500°C (ад 2500°F да 2732°F). Калі вы ўжываеце зварачную дугу, пласт цынку ператвараецца ў лятучы газ задоўга да таго, як падсцілаючая сталь нават пачне звадкавацца.
Матэрыял |
Тэмпература плаўлення |
Кропка выпарэння |
Паводзіны пад дугой |
Вугляродзістай сталі |
~1370°C - 1500°C |
~3000°C |
Утварае стабільную расплаўленую лужыну |
Цынкавае пакрыццё |
~420°C |
~906°C |
Выпараецца з выбухам |
Калі яго не змякчыць, гэты выпараны цынк трапляе ў пастку ўнутры застывае зварачнай ванны. Бурбалкі газу спрабуюць вырвацца з вязкай вадкай сталі, перш чым яна замерзне. Гэта захоп выклікае моцную ўнутраную сітаватасць. Вы таксама ўбачыце цяжкія ўключэнні дзындры і частае адсутнасць расплаўлення ўздоўж зварных швоў.
Зварка непасрэдна на пакрыцці застаецца сур'ёзнай структурнай адказнасцю. Вы павінны разглядаць цынкавы пласт як небяспечны забруджвальнік у зоне непасрэднага тэрмічнага ўздзеяння (HAZ). Любая спроба прапаліць пакрыццё без падрыхтоўкі прывядзе да пагаршэння трываласці злучэння і выкліча празмерныя, непрадказальныя пырскі.
Небяспека для здароўя і адпаведнасць патрабаванням аховы навакольнага асяроддзя (стандарты OSHA і AWS)
Акрамя структурных дэфектаў, цынк, які выпараецца, уяўляе сур'ёзную біялагічную небяспеку. Калі дуга трапляе на пакрыццё, утворыцца густы белы дым аксіду цынку. Удыханне гэтых таксічных пароў непасрэдна прыводзіць да стану, вядомага як ліхаманка металічных пароў.
Ліхаманка металічнага дыму выклікае вострыя сімптомы, падобныя на грып. Работнікі часта адзначаюць моцны дрыжыкі, высокую тэмпературу, млоснасць, стомленасць і выразны салодкі прысмак у роце. Гэтыя сімптомы звычайна з'яўляюцца праз некалькі гадзін пасля заканчэння змены. Яны могуць цалкам вывесці аператара з ладу.
Прамысловасць захоўвае шмат небяспечных міфаў адносна таксічнасці цынку. Мы павінны ўдакладніць рэальную біялогію, каб належным чынам абараніць працоўных.
Па-першае, цынк раствараецца ў вадзе. Чалавечы арганізм метабалізуе і выводзіць яго з часам. У адрозненне ад уздзеяння свінцу або шасцівалентнага хрому, удыханне аксіду цынку не прыводзіць да доўгатэрміновага назапашвання цяжкіх металаў. Хвароба застаецца надзвычай знясільваючай ад 24 да 48 гадзін, але яна рэдка выклікае хранічнае сістэмнае пашкоджанне.
Па-другое, пітное малако не забяспечвае нулявую біялагічную абарону ад удыхання аксіду цынку. Гэта застаецца шырока распаўсюджаным міфам у цэху. Малако ідзе ў страўнік. Дым ідзе ў лёгкія. Спадзяванне на малако як на ахоўны механізм падвяргае аператараў прамой небяспецы.
Строгае выкананне правілаў OSHA і стандартаў ANSI/ASC Z-49.1 забяспечвае бяспечнае працоўнае асяроддзе. Вы павінны ўжыць сродкі тэхнічнага кантролю і належныя сродкі індывідуальнай абароны.
Выцяжка з крыніцы: разгарніце лакалізаваную выцяжную вентыляцыю непасрэдна ў зоне зваркі. Дымасосы павінны адводзіць дым ад зоны дыхання аператара.
Абарона органаў дыхання: Аператары павінны насіць рэспіратары-паўмаскі з фільтрамі P100 HEPA.
Удасканаленыя сістэмы: для закрытых памяшканняў або бесперапыннай вытворчасці неабходна выкарыстоўваць рэспіратары з сістэмай ачысткі паветра (PAPR), убудаваныя ў зварачныя шлемы.
Агульная вентыляцыя: пераканайцеся, што паветраабмен навакольнага асяроддзя адпавядае мінімальным парогам экалагічнай бяспекі.
Падрыхтоўка перад зваркай: правіла «1-4 цалі».
Падрыхтоўка паверхні вызначае канчатковы поспех злучэння. Амерыканскае таварыства зваршчыкаў вызначае строгія рэкамендацыі ў адпаведнасці з AWS D-19.0 для падрыхтоўкі металаў з пакрыццём. Афіцыйны стандарт патрабуе, каб аператары выдалялі цынкавае пакрыццё ад 1 да 4 цаляў (мінімум 10-25 мм) з абодвух бакоў меркаванага зварнога злучэння.
У вас ёсць два асноўных метаду ачысткі пакрыцця. Кожны падыход мае пэўныя перавагі і абмежаванні.
Механічнае выдаленне (пажадана): выкарыстоўвайце цвёрды шліфавальны дыск або абразіўны дыск. Адшліфуйце злучэнне да яркай, голай сталі. Гэты метад хуткі і высокаэфектыўны. Аднак прызнайце рызыку ўкаранення. Нават дбайнае шліфаванне часта пакідае мікраскапічныя сляды цынку, убудаваныя ў паверхню сталі.
Хімічнае выдаленне: выкарыстоўвайце хімічны пратручвальнік, напрыклад саляную кіслату ў спалучэнні з белым воцатам. Гэта чыста выдаляе цынк, не выдаляючы асноўны метал. Вы павінны практыкаваць строгую нейтралізацыю пасля. Адсутнасць прамывання і нейтралізацыі кіслаты неадкладна выклікае хуткае ўспышка іржы на адкрытай сталі.
Маштаб дыктуе вашу стратэгію падрыхтоўкі. Апрацоўка буйнамаштабных бесперапынных серый ад a рулон з ацынкаванай сталі часта патрабуе аўтаматызаванай механічнай чысткі або лакалізаванага індукцыйнага нагрэву перад зварачнай станцыяй. У адрозненне ад гэтага, індывідуальнае выраб на адным ацынкаваны сталёвы ліст звычайна робіць ручное шліфаванне лепестковым дыскам найбольш эканамічна эфектыўным і практычным выбарам.
Ацэнка працэсу зваркі ацынкаваных матэрыялаў
Ідэальнае выдаленне пакрыцця рэдка ўдаецца дасягнуць у палявых умовах. Мікраскапічны след цынку звычайна застаецца. Такім чынам, вы павінны выбраць працэс зваркі, здольны пераносіць нязначныя забруджвання.
Працэс зваркі |
Талерантнасць да цынку |
Рэкамендуемыя расходныя матэрыялы |
Прыдатнасць прымянення |
FCAW (парошкавы) |
Высокі |
Двайны экран або самаэкранаваны провад |
Цяжкія канструктыўныя палявыя работы на адкрытым паветры |
SMAW (палка) |
Высокі |
Электроды E7018 з нізкім утрыманнем вадароду |
Тэхнічнае абслугоўванне, тоўстыя секцыі |
GMAW (MIG) |
Умераны |
Суцэльны провад ER70S-6 |
Высокая хуткасць вытворчасці, тонкія лісты |
GTAW (TIG) |
Нуль |
Н/Д |
Вельмі не рэкамендуецца |
FCAW (Flux-Cored) і SMAW (Stick): Гэтыя працэсы дэманструюць высокую талерантнасць да слядоў цынку. Флюсы, убудаваныя ў электроды, хутка выпараюцца ў расплаўленай лужыне. Яны актыўна чысцяць лужыну, падымаючы прымешкі і захопленыя газы ў пласт дзындры. Для аперацый SMAW інжынеры настойліва рэкамендуюць электроды E7018 з нізкім утрыманнем вадароду. Яны ствараюць трывалыя, пластычныя зварныя швы, нават калі застаюцца нязначныя рэшткі пакрыцця.
GMAW (MIG): суцэльны провад MIG забяспечвае выдатную хуткасць вытворчасці. Гэта асабліва добра працуе на худых з ацынкаванага сталёвага ліста . вузлы Аднак у MIG адсутнічаюць актыўныя флюсы. Гэта патрабуе жорсткага кантролю параметраў. Вы павінны выкарыстоўваць метады нізкага цеплавыдзялення, такія як кароткае замыканне або імпульсны распыленне. Заўсёды выкарыстоўвайце провад ER70S-6. Крэмній і марганец, дададзеныя ў ER70S-6, дзейнічаюць як раскісляльнікі, дапамагаючы выраўнаваць шарык і змагацца з унутранай сітаватасцю.
GTAW (TIG) – Зона адчужэння: Вопыт даказвае, што TIG дзейнічае на гэтыя матэрыялы як кашмар. Нерасходны вальфрамавы электрод патрабуе поўнай чысціні. Ён імгненна забруджваецца любым следам цынку, прапушчаным падчас падрыхтоўкі. Дуга будзе плявацца, блукаць і ў рэшце рэшт згасне. Цалкам выключыце TIG са сваіх аперацый, калі вы не працуеце на 100% праверанай голай сталі.
Сумеснае забеспячэнне якасці і аднаўленне пасля зваркі
Многія вытворцы непакояцца аб доўгатэрміновай надзейнасці гэтых вузлоў. Яны сумняваюцца ў тым, ці пагаршаюцца ўласцівасці матэрыялу падчас цеплавога цыклу.
Міжнародная арганізацыя па даследаванні свінцу і цынку (ILZRO) правяла шырокія фізічныя выпрабаванні гэтых суставаў. Механічныя ўласцівасці застаюцца цалкам захаванымі. Дадзеныя ILZRO пацвярджаюць, што правільна звараныя ацынкаваныя злучэнні маюць аднолькавую трываласць на расцяжэнне, радыус выгібу і ўдарную здольнасць у параўнанні са сталёвымі зборкамі без пакрыцця.
Аднак нязначная мікрасітаватасць часта застаецца. Вы можаце кампенсаваць стомленасць ад сітаватасці з дапамогай разумных інжынерных стратэгій. Для злучэнняў, якія падвяргаюцца крытычным цыклічным стомленым нагрузкам, інжынеры часта вызначаюць 'зварныя швы большага памеру'. Нязначнае павелічэнне памеру кутняга шва эфектыўна кампенсуе аб'ём, страчаны з-за мікрасітаватасці. Гэта фізічнае павелічэнне зніжае агульную канцэнтрацыю стрэсу. Ён прадухіляе распаўсюджванне міжкрысталічных расколін цынкавага пенетратара праз корань.
Нарэшце, шліфоўка і зварка разбураюць ахвярны бар'ер. Вы павінны ўкараніць абарону ад карозіі пасля зваркі, каб прадухіліць хуткае атмасфернае ржавенне. Акрэсліце строгае адпаведнасць стандарту ASTM A780 для аднаўлення ахоўнага пласта.
Укажыце выкарыстанне багатых цынкам фарбаў, шырока вядомых як спрэй халоднага цынкавання. Ужывайце гэта ў значнай ступені на ЗТВ і ўсе ўчасткі зямлі. Пераканайцеся, што таўшчыня сухой плёнкі супадае з навакольным пластом гарачага апускання. Для вялікіх структурных элементаў тэрмічная металізацыя (цынкавае напыленне) забяспечвае найвышэйшае злучэнне фабрычнага ўзроўню. Адпаведнасць стандарту ASTM A780 гарантуе, што новае зварное злучэнне дасягае парытэту жыццёвага цыкла разам з арыгінальным пакрыццём, нанесеным гарачым акунаннем.
Заключэнне
Зварка гэтых ахоўных сплаваў цалкам жыццяздольная для канструкцый і прамысловага прымянення. Вы павінны падысці да гэтага як да строга кантраляванага працэсу, а не як да скарачэння непасрэднай зваркі. Пропуск этапаў падрыхтоўкі ставіць пад пагрозу як цэласнасць будынка, так і бяспеку чалавека. Выдаткаванне часу на зачыстку сустава гарантуе глыбокае пранікненне, стабільныя дугі і надзейныя механічныя характарыстыкі.
Каб палепшыць вынікі вытворчасці, неадкладна выканайце наступныя крокі:
Праверце бягучую лакалізаваную інфраструктуру адводу дыму, каб забяспечыць адэкватную хуткасць захопу.
Абнавіце свой WPS (Тэхнічныя характарыстыкі працэдуры зваркі), каб дакладна адлюстраваць адлегласці выдалення цынку ад 1 да 4 цаляў.
Стандартызуйце расходныя матэрыялы пасля зваркі, каб яны строга адпавядалі патрабаванням ASTM A780 да таўшчыні сухой плёнкі.
Пераход адчувальных прыкладанняў ад TIG і ўкараніць двайны экран FCAW або імпульсную MIG для лепшай устойлівасці да прымешак.
FAQ
Пытанне: Ці аслабляе метал зварка ацынкаванай сталі?
A: Не. Пры правільнай падрыхтоўцы трываласць на разрыў і ўстойлівасць да разбурэння застаюцца такімі ж, як у сталі без пакрыцця. Выдаленне пласта цынку перад запальваннем дугі забяспечвае належнае пранікненне і прадухіляе сур'ёзныя структурныя дэфекты.
Пытанне: ці можна піць малако, каб прадухіліць ліхаманку ад пары металу?
A: Абсалютна не. Малако не забяспечвае абарону органаў дыхання. Ён трапляе ў стрававальны тракт, забяспечваючы нулявую абарону для вашых лёгкіх. Толькі выдаленне крыніцы і належныя сродкі індывідуальнай абароны (напрыклад, рэспіратары P100) прадухіляюць небяспечнае ўздзеянне аксіду цынку.
Пытанне: Ці магу я выкарыстоўваць TIG для зваркі ацынкаванай сталі?
A: Вельмі не рэкамендуецца. TIG патрабуе выключна чыстай паверхні. Нават мікраскапічныя рэшткі цынку, якія застаюцца пасля дбайнай шліфоўкі, моцна забруджваюць вальфрамавы электрод, у выніку чаго дуга будзе блукаць, плявацца і, у рэшце рэшт, выходзіць з ладу.
Пытанне: Як далёка мне трэба адшліфаваць ацынкаванне перад зваркай?
A: Прамысловыя стандарты (такія як AWS D-19.0) патрабуюць ачышчэння ад 1 да 4 цаляў ад зоны зваркі. Гэты найважнейшы буфер прадухіляе выпарэнне навакольнага цынку і зацягванне яго ў расплаўленую зварачную ванну.
