Можете ли вы сварить оцинкованную сталь? Полное руководство для сварщиков и инженеров

Оцинкованная сталь - это вид стали, на которую в защитных целях нанесено цинковое покрытие. Цинковое покрытие служит защитным барьером для нижележащей стали и предотвращает ржавление. Толщина покрытия составляет от 2 до 8 мил (от 50 до 200 микрометров). Однако она может меняться в зависимости от конкретных потребностей. В проектах, над которыми я лично работал на строительных площадках, стандартная толщина покрытия для компонентов зданий составляет 3-5 мил. Защитный цинк действует как барьер. Он также защищает нижележащую сталь от коррозии.

Сварка оцинкованной стали представляет собой проблему из-за разной температуры плавления металлов - стали и цинка. Сталь плавится при очень высоких температурах, 2500°F (1370°C), а цинк - при 787°F (419°C). Высокая температура приводит к тому, что цинк испаряется раньше, чем плавится сталь. Испарившийся цинк выделяет токсичные пары оксида цинка. Вдыхание этих паров может вызвать лихорадку от паров металла, особенно при отсутствии надлежащей вентиляции. Это также вредит сварному шву, приводя к пористости и слабым швам. Я видел проекты, в которых недостаточная вентиляция приводила к слабым сварным швам, вызывая отказы при проверке. Хотя удаление слоя цинка помогает решить проблему, оно также увеличивает стоимость и время.

Оцинкованная сталь довольно распространена. Она используется в конструкционных балках, а также в трубах и резервуарах для хранения. Большинство наружных перил покрыты цинком. Такое использование требует защиты от ржавчины. Производители знают, почему они должны сваривать оцинкованную сталь. Нам нужны прочные сварные швы. Также необходимо учитывать безопасность рабочих. Правильный способ зависит от конкретного проекта по сварке оцинкованной стали.

Как сварить оцинкованную сталь: Пошаговые методы

Существует 3 основных подхода к сварке оцинкованной стали. Решение зависит от конкретного проекта. Учитывайте толщину покрытия, размер партии и имеющиеся у вас инструменты. По моему опыту, у каждого метода есть свои преимущества и недостатки.

Метод 1: Сначала удалите оцинкованное покрытие

Для получения высококачественных сварных швов, особенно из оцинкованной стали толщиной более 5 мил, вам подойдет этот метод. Он лучше всего подходит для структурных применений, таких как мостовые работы и несущие балки, поскольку прочность сварного шва имеет решающее значение. Дополнительное время на подготовку увеличит стоимость, но оно того стоит, поскольку сварные швы получаются более прочными, а в процессе сварки меньше дыма. Я выбираю этот метод для критически важных структурных проектов.

Для начала вам придется отшлифовать обе стороны сварного шва, используя отбойный диск или проволочный круг, чтобы удалить не менее двух дюймов с обеих сторон шва. Продолжайте использовать шлифовальную машину, пока покрытие не ляжет на голую сталь. Вы заметите, как слой цинка исчезнет, а из-под него покажется серый цвет стали. Длинные участки можно удалить с помощью машин, но вручную это занимает от 5 до 10 минут на каждый фут. В некоторых местах используют кислоты, однако важно проверить паспорта безопасности документов и производителей. После ручного снятия необходимо очистить поверхность с помощью растворителей, таких как спирт или ацетон, чтобы удалить с нее жир или масло. Обычно я обязательно очищаю и проверяю поверхность перед сваркой, поскольку грязь может вызвать коррозию.

Сварку нельзя проводить в течение 4 часов, так как это приведет к обнажению железа и образованию ржавчины на участке. Если ржавчина появится, вам придется снова очистить этот участок перед сваркой.

Метод 2: Сварка через покрытие с соблюдением мер предосторожности

Проникающая сварка работает с покрытиями толщиной до 3 мил. Поэтому это идеальный процесс для небольших и быстрых работ, не требующих серьезной подготовки. Я лично быстро ремонтирую наружные перила с помощью этого метода, поскольку при сварке покрытие просто сгорает. Я использую этот метод для вентиляции, но избегаю его для критических сварных швов. Пары цинка могут ослабить сварные швы, и их трудно контролировать.

При сварке через покрытие отрегулируйте настройки, увеличив значение 6500 на 10-15%. Это поможет прожечь слой цинка. Для сварки MIG используйте 130 ампер вместо 120 для четвертьдюймовой стали. Также увеличьте напряжение до 22 вольт вместо 20 вольт. 6500 Двигайтесь быстрее, чтобы уменьшить тепловыделение 6500, и установите скорость от 8 до 6500 10 дюймов в минуту. Это поможет 6500 предотвратить прогорание. Используйте проволоку 6500 немного большего диаметра, что помогает 6500 проникать в цель. У меня есть блокнот со всеми 6500 моими настройками для 6500 нескольких толщин покрытия, чтобы сэкономить 6500 время при повторных работах.

Очень важно соблюдать правила безопасности при сварке через покрытие и использовании локальной вытяжки с мощностью 4000 CFM и более. Расположите вытяжной вентилятор на расстоянии не менее 3 футов от пользователя. Используйте респиратор PAPR или респиратор с подачей воздуха. Обычного воздуха для дыхания недостаточно для этого метода. Пары сгоревшего цинка более интенсивны при активном горении. Я всегда проверяю подачу воздуха перед началом работы. Я использую дымовой тест, который определяет, правильно ли работает вытяжное отверстие.

Метод 3: Использование специализированных методов сварки

Импульсная MIG-сварка отлично подходит для управления подачей тепла. Это делает ее хорошим выбором для экономичной сварки при снижении концентрации паров цинка. Некоторые сварщики используют процессы холодного переноса металла. Эти методы создают меньше тепла в основном металле. Это снижает концентрацию паров. В результате это помогает предотвратить некачественные сварные швы, в отличие от высокотемпературных методов. Эти методы и современные инструменты стоят дороже, но они являются лучшим выбором для небольших предприятий. В них приоритет отдается безопасности и качеству, что делает их более экономичным вариантом.

Цены на импульсные MIG-системы начинаются от $2 500. Модели начального уровня достигают более $5 000. Продвинутые системы начинаются от $8 000. Этим системам необходима возможность импульсной сварки, которая также требует определенных комбинаций проволоки и газа. Этот метод подходит для крупносерийных магазинов. Небольшие магазины обычно придерживаются стандартных методов. Прежде чем вкладывать деньги, проверьте свой объем. Это позволит со временем уменьшить количество дыма и улучшить качество сварки.

Параметры сварки и выбор оборудования

Параметры сварки MIG для оцинкованной стали

Сварка MIG очень популярна для работы с оцинкованной сталью, поскольку она быстрая и позволяет оператору контролировать процесс. Контроль дыма на устройстве подачи проволоки очень полезен для большинства проектов по оцинковке. Он подходит для многих толщин покрытия.

Для большинства работ установите силу тока от 80 до 150 ампер. Для тонких материалов толщиной менее 1/8 дюйма используйте 80-100 ампер. Для более толстых участков толщиной до 1/4 дюйма используйте 120-150 ампер. Напряжение от 18 до 24 вольт, в зависимости от силы тока, и газ аргон-CO2, установленный на 75/25 (хорошо подходит для сварки оцинкованных покрытий), около 20-25 CFH. Скорость перемещения должна составлять от 6 до 10 дюймов в минуту. Если скорость будет выше, вы рискуете получить испарение цинка под воздействием тепла.

Будьте осторожны с прожогами на тонких материалах. Если вы видите отверстия, необходимо уменьшить силу тока. Если поверхность не очищена, пористость неизбежна. Для гальванизированных покрытий очень полезен антибрызговый спрей.

Параметры сварки TIG для оцинкованной стали

Сварка TIG позволяет добиться более высокой точности при работе с тонкой оцинкованной сталью и более сложными конструкциями. Она также безопаснее, чем MIG-сварка в тесных помещениях, поскольку выделение дыма гораздо ниже.

Установите диапазон на сварочном аппарате между 60 и 120 амперами в зависимости от толщины материалов. Для листового металла толщиной менее 1/16 дюйма используйте 60-80 ампер. Для материалов толщиной до 1/8 - от 100 до 120 ампер. Используйте чистый аргоновый газ с расходом от 15 до 20 CFH и скоростью перемещения от 2 до 4 дюймов в минуту. Более низкая скорость перемещения помогает контролировать сварочную ванну, что очень важно для успешной сварки.

Загрязнение вольфрамом особенно характерно для материалов с покрытием, таких как оцинкованная сталь. Используйте специальную шлифовальную машину для вольфрама. Храните отдельный вольфрам для разных материалов. Это поможет избежать перекрестного загрязнения.

Настройки для контактной сварки (SMAW)

Она лучше справляется с ветром, чем газовая сварка. Этот метод выбирают для ремонта в полевых условиях благодаря его надежности и портативности.

Установите диапазон силы тока для сварки палкой между 90 и 140 амперами. Используйте 90-110 ампер для стержней 1/8 дюйма и 120-140 ампер для стержней 5/32 дюйма. Напряжение при использовании электродов E7018 или E6013 стабильно в диапазоне от 22 до 28 вольт, а скорость перемещения составляет от 4 до 6 дюймов в минуту.

Прилипание электрода чаще всего происходит с оцинкованными покрытиями, поэтому уменьшите нижний предел диапазона силы тока. Удаление шлака требует большей осторожности, чем обычно, поскольку цинковое покрытие может смешиваться со шлаком.

Руководство по выбору оборудования: Что нужно для сварки оцинкованной стали

Выбор оборудования включает в себя факторы, влияющие на качество сварки и безопасность рабочих. Некачественные проекты уже не раз приводили меня в ужас, и гораздо проще просто вложить деньги в качественные инструменты, чем начинать все сначала.

Базовые MIG начинаются от \$400, а профессиональные стоят от \$1,200 до \$3,500. Ищите аппараты с регулируемой скоростью подачи проволоки для наилучшего оснащения. Сварочные аппараты TIG начинаются от \$800, а аппараты профессионального класса стоят от \$2,500 до \$5,000. Аппараты контактной сварки вполне доступны. Модели начального уровня стоят от $200 до $400. Аппараты профессионального класса стоят от $600 до $1,200. Выбор зависит от ваших основных задач.

Вам понадобятся различные средства защиты, в том числе:

• Системы PAPR стоят от $500 до $1 500.

• Цены на системы подачи воздуха составляют от $800 до $2 000.

• Системы профессионального класса по цене от $300 до $3 000.

Эти расходы должны быть учтены в вашем первоначальном бюджете.

Удаление покрытия добавляет от \$50 до \$100 к стоимости часа работы. Прямая сварка с использованием защитного оборудования составляет от \$500 до \$2,000. Инвестиции в специализированное оборудование составляют от \$2,500 до \$8,000. Рассчитайте объем производства, чтобы определить срок окупаемости.

Безопасность превыше всего: Чем опасна сварка оцинкованной стали

Сварка оцинкованной стали может быть опасной. Руководство OSHA в 29 CFR 1910.252 подчеркивает необходимость местной вытяжной вентиляции.

Используйте правильные средства защиты:

• Шлем с автоматическим затемнением

• PAPR или респиратор с подачей воздуха

• Одежда FR

• Кожаные перчатки

• Защитные ботинки

Также установите местные вытяжки на расстоянии 4-6 футов. Используйте 2000 CFM для легких работ и 4000 CFM для тяжелых.

Помните, что СИЗ всегда должны использоваться в тандеме с системами вентиляции.

Ошибки при сварке и способы их устранения

Сгореть дотла

Перегорание или перегрев - это чрезмерное нагревание при слишком высокой силе тока или слишком низкой скорости движения. Когда цинк нагревается слишком сильно, он испаряется при температуре около 787°F. Это может привести к образованию отверстий в материалах, которые в противном случае не повреждаются во время сварки. Эта проблема известна как прожог.

Настройки сварки должны быть снижены на 10-15% при более стандартных настройках. Увеличьте скорость перемещения до 8-10 дюймов в минуту. Кроме того, используйте проволоку меньшего диаметра при работе с более тонкими материалами. Это поможет снизить тепловыделение.

Светящаяся, широкая сварочная ванна указывает на слишком большое количество тепла, что говорит о перегреве. Диаметр используемой проволоки должен определять величину сварочной ванны; все, что больше, выделяет слишком много тепла. Прислушайтесь к звукам горения или хлопанья. Если вы их слышите, немедленно измените настройки. В противном случае правильные настройки не вступят в силу, и может произойти прогар.

Недостаточная вентиляция

Сварщик может надышаться многим. Некоторые из них могут быть более вредными, чем другие. Концентрированный дым оцинкованной стали вреден, так как может быть смертельно опасен. Если работа с оцинкованной сталью ведется неправильно, она также может выделять много дыма. Если работа проводится в больших масштабах, то необходимо 400 вентиляторов.

Если вы видите, что мистер Зи похож на привидение, значит, вентиляция не очень хорошая. Если вам удастся уловить запах бронзы, это значит, что для рабочих было мало удобств. Зомби - это дети-плакаты о плохой вентиляции.

Неправильный выбор материала наполнителя

Сварить 1000-ю серию с оцинкованной деталью очень сложно. Шансы на успешный сварной шов очень малы. Сварной шов обязательно будет пористым, так как он очень мягкий. Если вы восхищаетесь головоломками с 1000-й серией, лучше работать с 700-й серией. Если вы восхищаетесь головоломками, лучше всего работать с 700-й серией.

Если в зоне сварки много пузырьков, значит, вы работаете с неправильным наполнителем. Если сварные швы идут с большим количеством трещин, лучше проверить наполнитель.

Применение в реальном мире и тематические исследования

Сварка конструкционной стали

Однажды одна мастерская сварила две оцинкованные двутавровые балки на мосту. Соединенные балки имели глубину 12 дюймов и толщину 5 мил. Работа здесь была крайне важна для обеспечения несущей способности. Команда использовала шлифовальные методы, чтобы снять покрытие со сварных швов. Этап подготовки каждой балки занял около 8 часов. После надлежащего...

Все сварные швы прошли контроль, а дополнительное время на подготовку позволило сэкономить на доработке. Вложение времени в подготовку в конечном итоге окупается.

Применение сварки труб

Бригаде ремонтников необходимо было отремонтировать 4-дюймовые оцинкованные водопроводные трубы с тонким двухмиллиметровым покрытием. В данном случае ремонт нужно было выполнить как...

Они установили правильную вентиляцию и прожгли покрытие, а сварка MIG при 110 амперах оказалась хорошей, так как покрытие сгорело начисто. Ремонт стал неповрежденным без единой проблемы...

Урок: Вентиляция имеет решающее значение при сварочных работах с использованием труб. Тонкое покрытие можно сваривать напрямую при наличии надлежащей вентиляции.

Проекты из листового металла

Цех изготавливает оцинкованные листовые панели, используя материал 14-го калибра с высоким покрытием 3 mil. В данном случае речь идет о крупносерийном производстве...

Они начали использовать импульсную MIG-сварку, что позволило значительно улучшить настройки. Скорость производства продукции в процессе сварки увеличилась примерно на 20 процентов.

Снизилось качество, резко возросла скорость производства. Инвестиции в импульсное оборудование очень быстро стали полезными. Проиллюстрированная фраза говорит о том, что техника работает при больших объемах производства.

Анализ затрат: Целесообразность сварки оцинкованной стали

Сварка оцинкованной стали требует больших затрат, чем сварка обычной стали. Именно поэтому мы рассмотрим разбивку стоимости сварки оцинкованной стали.

Удаление покрытия требует $50 - $100/час труда, плюс $20 - $40 других материалов на проект.** Прямая сварка требует $500 - $2,000 на защитное оборудование. Инвестиции в специализированные технологии составляют $2 500 - $8 000, поэтому вам лучше рассчитать свой годовой объем, чтобы определить, какой метод стоит взять на вооружение.

Окупаемость инвестиций зависит от объема проекта. Прямая сварка оптимальна для проектов небольшого объема. При средних объемах следует использовать оборудование для снятия покрытия, а при объемах свыше 500 штук - специализированную технику. Срок окупаемости следует рассчитывать исходя из конкретных условий эксплуатации.

Ориентируйтесь на ситуацию, в которой вы находитесь: для разовых проектов подходит удаление покрытия, а для регулярного производства нужны специализированные технологии. В этом случае вам следует оценить общую стоимость владения по сравнению с минимальными предварительными затратами.

Правила и стандарты

Контрольный список соответствия требованиям OSHA:

Вопросы безопасности сварки рассматриваются в стандарте OSHA 29 CFR 1910.252, как и вопросы сварки оцинкованной стали. Таким образом, соблюдение требований необходимо на всех рабочих площадках.

Туманная сварка и инженерная вентиляция: Стандартные операционные процедуры

WSOP должны обеспечить хорошую вентиляцию для опасных паров, таких как пары оксида цинка. Местная вытяжная вентиляция должна находиться в пределах 4 футов от рабочей зоны. Помните, что вы должны документировать вентиляционные приспособления, так как инспекторы OSHA потребуют доказательств.

Проверьте свою систему вентиляции перекрестной проверкой системы СИЗ для манипулятора Megablast и остального персонала на предмет надлежащего обучения. Необходимо создать папки по технике безопасности и проверить записи о соблюдении требований.

Стандарты AWS для сварки оцинкованной стали

AWS D1.1 устанавливает стандарты сварки для конструкционной стали, включая оцинкованные материалы. Вы должны следовать этим стандартам при работе с конструкционными материалами.

Стандарт требует правильной подготовки швов и устанавливает минимальные уровни качества сварки. Вам необходимо проверить минимальные уровни для вашего конкретного применения.

Международные стандарты (ISO/EU)

Стандарты ISO и ЕС обязательны для международных проектов. Если вы ориентируетесь на Европу, маркировка CE является обязательной, поэтому убедитесь, что вы знаете целевые территории.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Можете ли вы сварить оцинкованную сталь?

О: Это возможно, но главное - безопасность. Цинковое покрытие выделяет вредные пары при сварке. Поэтому убедитесь, что у вас хорошая вентиляция и соответствующие дыхательные устройства. Метод зависит от толщины покрытия и проекта.

В: Чем опасна сварка оцинкованной стали?

О: Это опасно, если не принять правильных мер. Вдыхание паров оксида цинка может вызвать озноб и лихорадку. Чтобы защитить себя, используйте местную вытяжную вентиляцию и соответствующие СИЗ. Наряду с лихорадкой и ознобом необходимо использовать вентиляцию и соответствующие СИЗ для защиты органов дыхания.

Вопрос: Что произойдет, если сварка оцинкованной стали будет производиться без покрытия из оцинкованной стали?

О: Усиленная вытяжная цинковая сварка будет более полезной. Если сварные швы более пористые, то вентиляция будет более сильной. В то время как сварочное покрытие больше используется для обработки цинковым дымом.

Вопрос: Каков наиболее эффективный способ сварки оцинкованной стали?

О: Хотя чаще всего она используется для MIG, не стоит забывать, что TIG имеет свои сильные стороны при работе с тонкими и детализированными материалами. Кроме того, палочная сварка для большинства открытых площадок является сильным братом и сестрой. Если рассматривать наружные работы, то дочерние сварные швы должны быть более специфичными.

В: Используется ли стандартное оборудование для сварки оцинкованной стали?

О: Наряду со сварочным оборудованием, которое соответствует требованиям НДТ, сварка с использованием дыма, цена вентиляции которого соответствует требованиям НДТ.

Вопрос: Каков правильный процесс удаления оцинкованного покрытия перед сваркой?

Вам нужно отшлифовать область сварки с помощью отбойного диска или проволочного круга. Удалите не менее 2 дюймов с каждой стороны. Затем очистите участок растворителем, чтобы удалить смазку. И наконец, заварите его в течение 4 часов, чтобы предотвратить появление ржавчины.

В: Что такое лихорадка от металлического дыма и как определить ее симптомы?

О: Симптомы появляются в течение нескольких часов. Вы можете ощущать озноб, жар или головную боль, некоторую тошноту, а также сдавливание грудной клетки. Это будет продолжаться от 24 до 48 часов.

Вопрос: Какое напряжение и сила тока лучше всего подходят для сварки оцинкованной стали?

Для MIG-сварки необходимо от 80 до 150 ампер в зависимости от толщины металла и напряжение 18-24 вольта. Для сварки TIG используйте 60-120 ампер и 15-20 вольт. Разумеется, регулируйте в соответствии с настройками.

Вопрос: Можно ли сваривать оцинкованную сталь методом TIG?

О: Конечно! Сварка TIG с оцинкованной сталью довольно проста. У вас гораздо лучше контроль, а значит, вы можете производить меньше дыма, чем при MIG. Просто убедитесь, что вы часто чистите вольфрам, чтобы избежать его загрязнения.

Вопрос: Сколько стоит сварка оцинкованной стали в Соединенных Штатах Америки?

О: Стоимость зависит от метода, который вы используете. Снятие покрытия будет стоить $50-100 в час. Вы также потратите $500-2000 на защитное снаряжение. Если вы выберете продвинутые методы, то рассчитывайте заплатить $2500-8000 только за оборудование.

Вопрос: Какой тип шпатлевки использовать для оцинкованной стали?

Используйте проволоку ER70S-6 для MIG-сварки до рукава. Она хорошо справляется с загрязнением цинком. Для сварки TIG выбирайте присадочный пруток ER70S-2, чтобы удовлетворить потребности в прочности основного металла.

Вопрос: Законно ли сваривать оцинкованную сталь в мастерской без вентиляции?

О: Нет, это противоречит закону. OSHA-29 CFR 1910.252 требует надлежащей вентиляции для опасных паров оксида цинка. Обязательно наличие местной вытяжной вентиляции.

В: Как долго пары цинка могут находиться в воздухе?

О: Пары цинка остаются без надлежащей вентиляции и превращаются в мелкую пыль. При хорошей вентиляции они исчезают сразу же. При отсутствии вентиляции они могут сохраняться в течение нескольких часов.

В: Какие средства индивидуальной защиты необходимы для сварки оцинкованной стали?

О: Необходимые средства индивидуальной защиты включают в себя:

• Сварочный шлем

• Огнестойкие комбинезоны

• Респираторы (PAPR или с подачей воздуха)

• Кожаные перчатки

• Защитная обувь

Кроме того, вентиляционные СИЗ не заменяют другие СИЗ.

Вопрос: Можно ли сварить оцинкованную сталь с обычной сталью?

Вы можете сварить оцинкованную сталь с обычной сталью. Просто выполните те же действия, что и при сварке оцинкованной стали с гальванической. Обязательно соблюдайте меры безопасности по защите от цинкового дыма.

Заключение:

Проект требует особого внимания к безопасности. Это становится ясно после тщательного обдумывания многих аспектов. При выборе метода нанесения толщины покрытия убедитесь в наличии хорошей вентиляции. Кроме того, для обеспечения безопасности используйте сертифицированный респиратор.

При сварке критических швов удалите покрытие. Прямая сварка лучше всего подходит для быстрого ремонта тонких покрытий. Для крупносерийного производства используйте специализированные методы. Каждый метод имеет свое место. Инвестируйте в качественное защитное оборудование. Риски оправданы, как и затраты. Правильная подготовка всегда приносит качественное оборудование и положительные результаты в плане безопасности работников.