亜鉛メッキ鋼板は溶接できるか？溶接工とエンジニアのための完全ガイド

亜鉛メッキ鋼板は、保護目的のために亜鉛でコーティングされた鋼鉄の一種です。亜鉛メッキは下地の鋼鉄を保護するバリアとして機能し、錆びを防ぎます。コーティングの厚さは2～8ミル（50～200マイクロメートル）です。ただし、特定のニーズに応じて変更することもある。私が個人的に携わってきた建設現場のプロジェクトでは、建築部品の標準的な厚さは3～5ミルです。保護亜鉛はバリアとして機能します。また、先に腐食することで下地の鋼鉄を保護します。

亜鉛めっき鋼板の溶接が問題となるのは、鋼と亜鉛の金属が溶ける温度が異なるためである。鋼の溶融温度は1370°C（2500°F）と極めて高く、亜鉛の溶融温度は419°C（787°F）である。この高温域では、鋼鉄が溶ける前に亜鉛が気化する。気化した亜鉛は有毒な酸化亜鉛ヒュームを発生させる。このヒュームを吸い込むと、特に適切な換気なしでは、金属ヒューム熱を引き起こす可能性がある。また、溶接部にも害を及ぼし、気孔ができたり溶接部が弱くなったりする。私は、換気が不十分なために溶接部が弱くなり、検査不良を引き起こしたプロジェクトを見たことがある。亜鉛層の除去は問題解決に役立つが、コストと時間の増加にもつながる。

亜鉛メッキ鋼はごく一般的なものだ。パイプや貯蔵タンクだけでなく、構造梁にも使われている。屋外の手すりには亜鉛メッキが施されています。このような用途には防錆が必要です。亜鉛メッキ鋼板を溶接しなければならない理由を、加工業者は知っています。強い溶接が必要だからです。作業員の安全も考慮しなければなりません。正しい方法は、特定の亜鉛メッキ鋼溶接プロジェクトによって異なります。

亜鉛メッキ鋼の溶接方法：ステップ・バイ・ステップの方法

亜鉛メッキ鋼板の溶接には、主に3つの方法がある。プロジェクトに応じて決定します。皮膜の厚さ、バッチの大きさ、持っている道具を考慮してください。私の経験では、それぞれの方法には長所と短所があります。

方法1：まず亜鉛メッキを剥がす

最高品質の溶接、特に厚さ5ミル以上の亜鉛めっき鋼板の溶接には、この方法が適している。溶接部の強度が重要なため、橋梁や耐荷重ビームなどの構造用途に最適である。前処理に時間がかかる分、コストはかさみますが、溶接部の強度が増し、溶接プロセス中のヒュームへの暴露が減るため、その価値は十分にあります。私は、重要な構造物プロジェクトにはこの方法を選んでいる。

まず、フラップ・ディスクかワイヤー・ホイールを使って溶接部の両側を研磨し、接合部の両側を少なくとも2インチ削る。コーティングが剥き出しの鋼鉄の上に乗るまで、グラインダーを使い続ける。亜鉛層が消え、下から灰色の鋼鉄が見えてくるのがわかるだろう。機械で長いユニットを除去することもできるが、手作業では1フィートあたり5～10分かかる。酸を使うところもあるが、安全データシートやメーカーを確認することが重要だ。手作業のステップに続いて、アルコールやアセトンなどの溶剤を使って表面を洗浄し、油脂分を洗い落とす必要がある。汚れは腐食の原因となるため、私は通常、溶接前に必ず表面を洗浄し、チェックするようにしている。

溶接は4時間以内に行なってはならない。鉄が露出し、その部分に錆が発生するからだ。もし錆が発生したら、溶接する前にもう一度その部分をきれいにしなければならない。

方法2：注意しながらコーティングを溶接する

コーティング貫通溶接は、3ミルの薄いコーティングにも対応する。そのため、大がかりな準備作業を必要としない、小規模で迅速な作業には理想的なプロセスだ。私自身、屋外の手すりをこの技法で手早く直しているが、溶接の場合、コーティングは単に焼けるだけだ。私は換気のためにこの方法を使いますが、重要な溶接には避けています。亜鉛のヒュームは溶接部を弱める可能性があり、コントロールが難しいからだ。

コーティングを通して溶接する場合は、6500の設定を10～15パーセント上げて調整する。こうすることで、亜鉛層を焼き切ることが できる。MIG溶接の場合、1/4インチの鋼材には120 アンペアではなく130アンペアを使用する。また、電圧を20 ボルトから22ボルトに上げる。6500 入熱を減らすために移動速度を速め、毎分8～10インチを目安にする。これは6500のバーンスルーを防ぐのに役立つ。6500貫通を助ける6500本のワイヤーの直径を少し大きくする。私は、繰り返しの作業で6500の時間を節約するために、6500の複数のコーティングの厚さのための私のすべての6500の設定を記録したノートを持っています。

コーティングを通した溶接や、4000 CFM以上の局所排気を使用する際は、安全プロトコルに従うことが極めて重要です。Exhauster Ventを使用者から少なくとも3フィート離して設置してください。PAPRまたは供給空気呼吸器を使用してください。この方法では通常の呼吸用空気では不十分です。焼けた亜鉛のヒュームは、燃焼が活発なときにより強烈になります。私は最初の作業の前に必ずエアフローをテストします。排気口が正しく機能しているかどうかを判定するスモークテストを使います。

方法3：特殊な溶接技術を使う

パルスMIG溶接は、入熱を制御するのに最適 である。そのため、亜鉛蒸気の濃度を抑えながら、 コスト効率の高い溶接を行うのに適している。コールド・メタル・トランスファー・プロセス を使用する溶接工もいる。これらの方法では、母材に発生する熱量が少 ない。これにより、ヒューム濃度が低下する。その結果、高温法とは異なり、溶接の品質不良 を防ぐことができる。これらの方法と高度なツールはコストがかかるが、 小規模なユニットには良い選択である。安全性と品質を優先し、より経済的な選択肢となる。

パルスMIGシステムは$2,500から。エントリーモデルは$5,000以上。上級システムは$8,000から。これらのシステムにはパルス機能が必要で、特定のワイヤーとガスの組み合わせも必要です。この方式は、大量の加工を行う店に適している。小規模店は通常、標準方式にこだわる。投資する前に使用量を確認してください。そうすることで、時間の経過に伴うヒュームの問題を軽減し、溶接品質を向上させることができる。

溶接パラメータと機器の選択

亜鉛メッキ鋼のMIG溶接設定

MIG溶接は、高速で、オペレーターが制御できるため、亜鉛めっき鋼板の作業に非常に人気があります。ワイヤー送給装置のヒューム・コントロールは、ほとんどの亜鉛メッキ・プロジェクトで非常に有益です。多くの皮膜厚に対応します。

ほとんどの作業では、アンペア数を80～150アンペアに設定する。1/8インチ以下の薄い材料には80～100アンペアを使用する。1/4インチまでの厚い部分には、120から150アンペアを使用する。電圧はアンペア数に応じて約18～24ボルト、アルゴン・CO2ガスは75/25（亜鉛メッキ・コーティングの溶接に適している）、約20～25 CFHに設定する。移動速度は毎分6～10インチが望ましい。それ以上速くすると、熱で亜鉛が気化する危険があります。

薄い素材での焼きつきに注意してください。穴が見えたらアンペアを下げる必要がある。表面がきれいでないと、ポロシティは避けられない。スパッタ防止スプレーは、亜鉛メッキコーティングに非常に有効です。

亜鉛メッキ鋼のTIG溶接設定

TIG溶接では、薄い亜鉛メッキ鋼板や複雑なデザインの溶接をより正確に制御することができます。また、ヒュームの発生量がはるかに少ないため、狭い場所での溶接ではMIG溶接よりも安全です。

溶接機のレンジは、材料の厚さに応じて60 ～120アンペアに設定する。1/16インチ以下の板金には、60～80アンペアを使用する。1/8インチまでの材料には、100 ～ 120アンペアを使用する。15～20CFHの純アルゴンガスを使用し、移動速度は毎分2～4インチ。移動速度を遅くすることで、溶接を成功させるた めに重要な溶接プールを制御しやすくなる。

タングステンによる汚染は、亜鉛メッキ鋼のような被覆材に特に多く見られる。専用のタングステン研磨機を使用する。異なる材料用のタングステンを別々に保管する。これは二次汚染を避けるのに役立ちます。

スティック溶接（SMAW）の設定

棒溶接は、屋外で亜鉛めっき鋼板を溶接するのに適している。ガス・シールド法よりも風に強い。信頼性が高く、持ち運びが容易なため、現場での修理に適した方法である。

スティック溶接の範囲を90～140アンペアに設定する。1/8インチ・ロッドには90～110アンペアを、 5/32インチ・ロッドには120～140アンペアを使用する。E7018またはE6013電極の電圧は22 ～ 28ボルトの間で安定し、移動速度は毎分4 ～ 6インチです。

電極の固着は亜鉛めっき皮膜でより一般的なので、アンペア数の下限を下げてください。スラグ除去は、亜鉛めっき皮膜がスラグと混ざる可能性があるため、通常よりも注意が必要です。

機器選択ガイド：亜鉛メッキ鋼溶接に必要なもの

機材の選択には、溶接の品質や作業員の安全性に影響を与える要素が含まれる。規格外のプロジェクトに悩まされた過去があるが、やり直すよりも、高品質の工具に投資する方がずっと簡単だ。

基本的なMIGの価格は、◎$400～◎1,200～◎$3,500です。ワイヤ送給速度が調整可能なものを探すと、最適な艤装ができます。TIG 溶接機は ⑭TP4T800～⑯プロ用で ⑯TP4T2,500～⑯TP4T5,000 です。スティック溶接機はかなりお手頃です。エントリーモデルは$200～$400。プロ仕様機は$600～$1,200です。主な用途によって選択が決まります。

これにはさまざまな安全装備が必要だ：

• PAPRシステムの価格は$500～$1,500。

• 供給エアシステムの価格は$800から$2,000。

• $300から$3,000までのプロ仕様システム。

これらは初期予算の一部として考慮されるべきである。

塗膜の除去は、時間当たりの人件費に↪So_$50↩～↪So_$100↩が加算されます。安全装置を伴う直接溶接は◎$500～◎$2,000。専用設備への投資は、◎$2,500～◎$8,000が必要です。回収期間を把握するため、台数を計算してください。

安全第一亜鉛メッキ鋼溶接のリスクとは？

亜鉛メッキ鋼の溶接は危険です。29 CFR 1910.252のOSHAガイドラインは、局所排気装置の必要性を強調している。

適切なPPEを使用する：

• 自動暗くなるヘルメット

• PAPRまたは供給空気呼吸器

• FR衣料

• 革手袋

• 安全長靴

また、局所排気は4～6フィートの間に設定する。軽作業には2000CFM、重作業には4000CFMを使用する。

PPEは常に換気システムと同時に使用されるべきであることを忘れてはならない。

溶接の間違いと進歩の方法

バーン・スルー

バーンスルーまたはオーバーヒートとは、アンペア数が高すぎたり、走行速度が低く設定されすぎたりした場合の過度の熱のことです。亜鉛が熱くなりすぎると、約787°Fで気化します。このため、溶接中は損傷を受けていない材 料に穴が開くことがあります。この問題はバーンスルーと呼ばれる。

溶接設定は、より標準的な設定で10～15パーセント下げる。移動速度を毎分約8～10インチに上げる。また、より薄い材料では、より小さなワイヤー径を使用する。これは入熱を減らすのに役立つ。

光って幅の広い溶接プールは、熱が高すぎるこ とを示し、オーバーヒートを示唆している。使用するワイヤ ーの直径によってプールを決定する。焼けるような音や破裂音がしないか耳をすませ る。それらが聞こ えたら、すぐに設定を調整してください。さもないと、正しい設定が効かなくなり、バーンスルーが起こる可能性がある。

不十分な換気

溶接工が受ける可能性のある臭いはたくさんある。その中には有害なものもある。亜鉛メッキ鋼の濃縮されたヒュームは致死的であり、有害である。溶融亜鉛メッキ鋼板を適切に扱わなければ、大量のヒュームを排出することもある。作業が大規模になる場合、必要なファンは400台となる。

Z氏が幽霊のように見えたら、換気が悪いということだ。ブロンズのにおいを嗅ぐことができたら、労働者のための設備があまり整っていなかったということだ。ゾンビは換気不良の申し子のようなものなのだ。

誤った充填材選択

1000シリーズを亜鉛メッキ加工品に溶接するのは難しい。溶接が成功する確率は非常に低い。溶接部は非常に柔らかいため、必ずポーラスになる。1000番台のパズルピースに憧れるなら、700番台で作業するのがベストだ。パズルのピースに憧れるなら、700シリーズで作業するのがベストだ。

溶接部が気泡でいっぱいなら、それは間違った充填剤で作業していることを意味する。溶接部に亀裂が多く入っている場合は、フィラーを確認するのが最善です。

実例とケーススタディ

構造用鋼溶接

ある加工工場で、橋の上に2本の亜鉛メッキI形鋼を溶接したことがある。接続された梁は深さ12インチ、厚さ5ミルのものだった。ここでの作業は、耐荷重の必要性から極めて重要だった。チームは、溶接部からコーティングを剥がすために研磨技術を使用した。 各梁の前処理には約8時間を要した。適切な...

溶接部はすべて検査に合格し、余分な準備時間が手直し費用を節約した。 準備に時間をかければ、最終的には報われます。

パイプ溶接アプリケーション

あるメンテナンス・クルーが、2ミルの薄いコーティングが施された4インチの亜鉛メッキ水道管を修理する必要があった。 この場合、補修は...

彼らは適切な換気装置を設置し、コーティングを焼き切った。コーティングがきれいに焼き切れたので、110アンペアでのミグ溶接は良好だった。 修理は何の問題もなく無傷で済んだ。

教訓パイプを使った溶接作業では、換気が重要になる。適切な換気があれば、薄い皮膜でも直接溶接できる。

板金プロジェクト

ある工場では、3ミルの高コーティングを施した14ゲージの素材を使用して、亜鉛メッキ・シートメタル・パネルを製造した。 この場合、大量生産...

彼らはパルスMIG溶接の使用を開始し、より優れたセットアップを可能にした。 溶接工程中の製品は、生産速度が約20％向上した。

品質が低下し、生産スピードが大幅に上がった。 パルス設備への投資はすぐに役に立った。 図示されたフレーズが示唆するのは、大量生産にはテクニックが有効だということだ。

コスト分析：亜鉛メッキ鋼溶接の実現可能性

亜鉛メッキ鋼板の溶接には、通常の鋼板の溶接よりも大きな費用がかかります。このため、亜鉛メッキ鋼板溶接費用の内訳を見てみましょう。

直接溶接の場合、安全設備に$500～ $2,000が必要となる。専門技術への投資は$2,500～$8,000に及ぶので、どの方法を採用する価値があるかを判断するには、年間生産量を計算した方がよい。

ROIはプロジェクト量に依存する。生産量の少ないプロジェクトでは、直接溶接が最適である。数量が中程度の場合はコーティング除去装置を使用し、500個を超える場合は特殊技術を使用する必要があります。具体的な使用方法に基づいて投資回収期間を計算する必要があります。

単発のプロジェクトではコーティング除去が有効ですが、通常の生産では特殊な技術が必要です。この場合、最小限の初期費用よりも総所有コストを評価する必要があります。

規制と基準

OSHAコンプライアンス・チェックリスト

溶接の安全性はOSHA基準29 CFR 1910.252でカバーされており、亜鉛メッキ鋼溶接も同様である。従って、すべての作業現場で遵守が必要である。

ネビュラス溶接とエンジニアリング換気：標準作業手順

WSOPは、酸化亜鉛ヒュームのような危険なヒュームに対して十分な換気を提供しなければならない。局所排気は、作業エリアから4フィート以内に設置する必要があります。OSHAの検査官は証拠を要求しますので、換気補助具を文書化しなければならないことを忘れないでください。

腕のメガブラストと他のスタッフのPPEシステムが適切なトレーニングを受けているか、換気システムをクロスチェックする。安全フォルダを作成し、コンプライアンス記録をチェックすること。

亜鉛メッキ鋼溶接に関するAWS規格

AWS D1.1は、亜鉛メッキ材を含む構造用鋼の 溶接規格を定めている。構造用に使用する場合は、これらの規格に従わなければならない。

この規格は、適切な継手作りを要求し、溶接品質の最低レ ベルを定めている。具体的な用途に応じた最低レベルを確認する必要がある。

国際規格（ISO/EU）

国際的なプロジェクトでは、ISOとEUの規格が必須です。ヨーロッパを対象とする場合はCEマーキングが必須ですので、対象地域を確認しておきましょう。

よくある質問（FAQ）

Q: 亜鉛メッキ鋼の溶接はできますか？

A：可能ですが、安全性が重要です。亜鉛メッキは溶接時に有害なヒュームを発生させます。そのため、換気をよくし、適切な呼吸装置を用意してください。方法は、コーティングの厚さやプロジェクトの内容によって異なります。

Q: 亜鉛メッキ鋼の溶接の危険性は？

A：正しい手順を踏まないと危険です。酸化亜鉛のヒュームを吸い込むと、悪寒や発熱を起こすことがあります。局所排気装置と適切なPPEを使用し、自分の身を守りましょう。発熱や悪寒とともに、換気と適切なPPEが必要です。

Q: 亜鉛メッキ鋼板の溶接を、亜鉛メッキ鋼板の被膜なしで行うとどうなりますか？

A: 強化ヒューム亜鉛溶接はより有用である。溶接部がより多孔質であれば、通気はより強くなります。溶接コーティングは亜鉛ヒュームブラストにより使用されます。

Q: 亜鉛メッキ鋼に対する最も効率的な溶接方法は？

A：ミグ溶接に使われることが多いのですが、TIG溶接は薄くて細かい材料に強いということを忘れてはいけません。また、ほとんどの屋外の現場ではスティック溶接が強い兄弟です。屋外での作業を考えると、娘さんの溶接はより特殊なものが必要です。

Q: 亜鉛メッキ鋼の溶接には標準的な器具が使用されますか？

A：たまたまBATであった溶接機器とともに、たまたまBATであった換気のために価格が設定されたヒューム溶接。

Q: 溶接の前に亜鉛めっき皮膜を除去するには、どのような工程が必要ですか？

フラップ・ディスクまたはワイヤー・ホイールを使って溶接部分を研磨する必要がある。少なくとも両側2インチずつ取り除く。その後、その部分を溶剤で洗浄し、油分を除去する。最後に、錆の発生を防ぐために4時間以内に溶接する。

Q：金属ヒューム熱とは何ですか？

A: 症状は数時間で現れます。寒気、発熱、頭痛、吐き気、胸が締め付けられるような感じがします。この症状は24時間から48時間続きます。

Q: 亜鉛メッキ鋼の溶接に最適な電圧とアンペアは？

MIG溶接には、金属の厚さに応じて80～150 アンペア、18～24ボルトが必要である。TIG溶接の場合は、60～120アンペア、15～20ボルトを使用する。もちろん、セットアップに応じて調整する。

Q: 亜鉛メッキ鋼のTIG溶接は可能ですか？

A: もちろんです！亜鉛メッキ鋼板のTIG溶接はとても簡単です。MIGよりも制御がしやすいので、ヒュームの発生も少なくて済みます。ただ、タングステンが汚染されないように、こまめに掃除するようにしてください。

Q: アメリカで亜鉛メッキ鋼板を溶接するにはいくらかかりますか？

A: 費用は方法によって異なります。コーティングの除去には1時間あたり$50-100かかります。また、安全装備に$500-2000かかります。高度な方法を選択する場合は、設備費だけで$2500-8000を見込んでください。

Q: 亜鉛メッキ鋼板にはどのような充填材を使用すればよいですか？

スリーブまでのMIG溶接にはER70S-6ワイヤーを使 う。亜鉛コンタミネーションによく耐える。TIG溶接には、母材強度の必要性に応じて ER70S-2フィラー・ロッドを選ぶ。

Q: 換気のない作業場で亜鉛メッキ鋼板を溶接することは合法ですか？

A: いいえ、法律違反です。OSHA-29 CFR 1910.252 では、有害な酸化亜鉛のヒュームの適切な換気を要求しています。局所排気は不可欠です。

Q: 亜鉛のヒュームはどのくらい空気中に浮遊しますか？

A: 亜鉛ヒュームは適切な換気をしないと滞留し、細かい粉塵になります。換気がよければ、すぐに消えます。 換気をしないと、何時間も滞留します。

Q: 亜鉛メッキ鋼の溶接にはどのような保護具が必要ですか？

A: 必要とされる個人用保護具には以下のものが含まれる：

• 溶接用ヘルメット

• 難燃性カバーオール

• 呼吸器（PAPRまたは給気式）

• 革手袋

• 保護靴

また、換気用PPEは他のPPEに取って代わるものではない。

Q: 亜鉛メッキ鋼と普通鋼の溶接は可能ですか？

亜鉛メッキ鋼と普通鋼を溶接することはできる。亜鉛メッキと亜鉛メッキの溶接と同じ手順に従えばよい。亜鉛ヒューム対策の安全対策を必ず守ってください。

結論

このプロジェクトは安全性に重点を置く必要がある。それは、さまざまな側面から慎重に考えれば明らかだ。コーティングの厚さ方法を選ぶ際には、換気をよくすること。また、安全のために認定された呼吸器を使用すること。

重要な溶接の場合は、被膜を除去する。直接溶接は、薄い被膜の迅速な補修に最適である。大量生産には、特殊な方法を用いる。どの方法にも適材適所がある。高品質の安全設備に投資する。コストだけでなくリスクもある。適切な準備は、常に高品質な設備と作業員の安全性に好結果をもたらす。