Galvanoidun teräsputken hitsaus: Miksi sinkkipinnoite muuttaa kaiken hitsauksessa

Galvanoidun putken hitsaus ei ole sama toimenpide kuin mustan putken hitsaus, jossa on erivärinen pinta-. Sinkkipinnoite, joka antaa galvanoidulle putkelle sen korroosionkestävyyden, käyttäytyy hyvin eri tavalla kuin teräs hitsauslämpötiloissa, ja tämä ero ohjaa lähes kaikkia galvanoidun hitsausryhmän erityisiä varotoimia - liitoksen valmistelusta, hitsauksen suorittamisesta ja siitä, mitä tapahtuu valokaaren sammumisen jälkeen. Sen sijaan, että ymmärretään, miksi nämä varotoimet ovat olemassa, sen sijaan, että käsittelisit niitä mielivaltaisena tarkistuslistana, se erottaa hitsatun galvanoidun liitoksen, joka kestää niin kauan kuin muu osa putkesta, sellaisesta, josta tulee ensimmäinen paikka, jossa järjestelmä syöpyy.

Kaikki galvanoidut putket eivät tule hitsausaukkoon samalla pinnoitteella, ja erolla on merkitystä ennen hitsauksen alkamista.

Kuumasinkitty putkivalmistetaan upottamalla valmis teräsputki sulan sinkin kylpyyn, tyypillisesti noin 450 astetta. Sinkki reagoi teräksen pinnan kanssa muodostaen sarjan sinkki-rautaseoskerroksia, joiden päällä on kerros suhteellisen puhdasta sinkkiä. Tämä metallurginen sidos - ei vain pintakerrostuma - on se, mikä antaa kuuma-kastopinnoitteelle sen adheesiolujuuden ja sen tyypillisen paksuusalueen, joka on noin 45–100+ mikronia teräksen paksuudesta ja upotusajasta riippuen. Pinnoite ei ole täysin tasainen mikroskooppisella tasolla, mutta käytännössä se peittää putken sisä- ja ulkopinnat jatkuvasti, mukaan lukien vaikeapääsyiset alueet, kuten kierteet ja hitsaussaumat, koska putki on täysin upotettu.

Electro{0}}sinkitty putkivalmistetaan saostamalla sinkkiä teräksen pinnalle sähkökemiallisesti, tyypillisesti ympäristön lämpötilassa, sinkki-suolaliuoksesta. Tuloksena oleva pinnoite on ohuempi - tavallisesti välillä 5-25 mikronia - tasaisempi ulkonäöltään, ja se on sitoutunut sähkökemialliseen adheessioon sen sijaan, että seoksen diffuusiokerroksen kuuma{6}}kastopinnoite kehittyisi. Se on nopeampi ja halvempi levittää, ja se tuottaa tasaisemman, kosmeettisesti puhtaamman pinnan, minkä vuoksi se näkyy usein sisätiloissa tai vähemmän -korroosiolle-altistuvissa sovelluksissa, joissa ulkonäöllä ja hinnalla on enemmän merkitystä kuin vuosikymmenien ulkokäyttöiällä.

Käytännön seuraus hitsaukselle: kuuma{0}}kastopinnoitteessa on enemmän sinkkimassaa keskittyneenä liitoksen lähelle, enemmän sitä lukittuneena seoskerrokseen, joka tarttuu teräksen pintaan jopa kuumennettaessa, ja paksumpi pinnoite, joka irtoaa ennen hitsausta. Elektro-sinkitty pinnoite on ohuempi ja helpompi poistaa, mutta se tarjoaa myös lyhyemmän käyttöiän, kun liitos on jälleen käytössä, koska sinkkiä on aluksi vähemmän. Kumpikaan ero ei muuta taustalla olevaa fysiikkaa sen suhteen, mitä tapahtuu, kun kaari iskee lähellä sinkkiä - se muuttaa kuinka paljon ongelmaa käsittelet ja kuinka valmiin liitoksen korroosiokyky verrattuna muuhun putken kulkuun.

Ydinongelma on yksinkertainen lämpötilan epäsuhta. Sinkki kiehuu noin 907 asteessa. Teräs alkaa sulaa vasta noin 1500 asteessa. Hitsauskaari on paljon kuumempi kuin kumpikaan kuva -, mikä tarkoittaa, että siihen mennessä, kun kaari on tehnyt mitään teräkselle, sinkki välittömästi sen ympärillä on jo höyrystynyt.

Tämä sarja aiheuttaa useita erillisiä ongelmia valmiissa hitsissä, ei vain yhtä:

• Huokoisuus- hitsisulaan vapautuva sinkkihöyry ei poistu kokonaan ennen metallin jähmettymistä, jolloin hitsausmetalliin jää kaasutaskuja. Huokoisuus pienentää hitsin tehollista poikkileikkausta-ja antaa korroosiolle ja väsymishalkeamille paikan, johon se alkaa.
• Nestemetallin haurastumista- jos hitsauslämpö työntää sulaa tai höyrystynyttä sinkkiä lämpö-vaikutusalueen raerajoille perusteräksessä, se voi heikentää alueen sitkeyttä ja joissakin tapauksissa edistää halkeilua myöhemmän kuormituksen tai lämpörasituksen alaisena. Tämä on hyvin-dokumentoitu riski, joka liittyy erityisesti galvanoidun teräksen hitsaukseen ja joka eroaa tavallisesta hitsin huokoisuudesta.
• Roiskeita ja huono helmiprofiili- höyrystävä sinkki häiritsee kaaria ja hitsausaltaan pintaa, mikä vaikeuttaa puhtaan ja tasaisen palteen pitämisen verrattuna saman liitoksen hitsaukseen paljaalla teräksellä.
• Savuvaara- kaaren höyrystämä sinkki hapettuu nopeasti ilmassa, jolloin muodostuu sinkkioksidihöyryä. Tämän savun hengittäminen riittävässä pitoisuudessa aiheuttaa metallihöyrykuumeen, todellisen ja -tunnistetun työperäisen vaaran, minkä vuoksi ilmanvaihto ja tarvittaessa hengityssuojaimet ovat vakiokäytäntö galvanoiduissa hitsaustöissä, ei valinnainen varotoimenpide.

Mikään näistä ongelmista ei katoa, koska hitsaaja on ammattitaitoinen - ne ovat fyysisiä seurauksia vahingoittumattoman sinkkipinnoitteen läpi hitsaamisesta. Mitä taitoja ja menettelytapoja ohjataan, on se, kuinka suuri osa ongelmasta saavuttaa valmiin liitoksen, ja tämä ohjaus alkaa ennen valokaaren iskua.

Vakiokäytäntö on irrottaa sinkkipinnoite liitosalueelta ennen hitsausta kulmahiomakoneella, hiomalla tai liekkipuhdistuksella sen sijaan, että hitsattaisiin suoraan sen läpi. Tämä ei ole kosmeettinen -, vaan se puuttuu huokoisuus- ja haurastumisriskiin sen lähteellä pitämällä sinkkihöyryn poissa hitsausaltaalta ja lämmön{2}}vaikutusalueelta. Puhdistettu alue ulottuu tyypillisesti lyhyen matkan takaisin liitoksen reunasta sekä putkessa että mahdollisessa liitäntälaippassa tai liittimessä, ei vain välittömässä viistepinnassa, koska lämpövaikutusalue ulottuu itse hitsin ulkopuolelle ja sinkkijäännös näkyvän liitoksen ulkopuolella voi silti höyrystyä hitsauslämmön alla olevalle alueelle.

Jokaisella poistomenetelmällä on käytännön kompromissi. Hionta on nopeaa ja hallittavissa, mutta tuottaa sinkki-kuormitettua pölyä, joka vaatii samat savu-/pölyvarotoimenpiteet kuin hitsaus. Liekkipuhdistus polttaa pinnoitteen pois käyttämällä alemman-voimakkuuden polttimen läpikulkua ennen hitsauksen aloittamista, mikä on hyödyllistä halkaisijaltaan suuremmassa-putkessa, jossa koko kehän hiominen on aikaa-vievää, mutta se vapauttaa silti sinkkioksidihöyryä itse puhdistusvaiheen aikana, joten ilmanvaihtovaatimukset eivät vielä katoa, koska hitsauskaari on alkanut.

Galvanoiduille putkille, joiden arvo on noin DN100, mekaaniset liitosmenetelmät - laippaliitokset, uritetut/mekaaniset liitokset tai puristus-tyyppiset liittimet - määritetään usein kenttähitsauksen sijaan, ja perustelut liittyvät suoraan yllä kuvattuun pinnoitteen-poisto- ja korjaustaakkaan. DN100+-liitoksella on suuri pinnoitteen ympärysmitta irrotettavaa, hitsattavaa ja sitten korjattavaa, ja kaikki korjauksessa olevat aukot ovat liitoksen korroosiosuojausaukko, jota on usein vaikea tarkastaa tai päällystää uudelleen, kun järjestelmä on käytössä. Mekaaninen liitos välttää pinnoitteen häiritsemisen liitosalueella - ei hiontaa, ei hitsausta, ei korjauspinnoitetta -, mikä poistaa koko yllä kuvatun riskiluokan sen hallinnan sijaan. Tämä ei ole useimpien lainkäyttöalueiden koodivaatimus, vaan pikemminkin käytännön riskinhallintakysymys, kun pinnoitteen{12}poistoalue on tarpeeksi suuri, jotta täysin johdonmukaista korjausta on vaikeampi taata.

Kun liitos on hitsattu, paljaaksi hiottu tai poltettu alue - ja itse hitsauspalma - jää ilman korroosiosuojausta, ellei sitä tarkoituksella korjata. Tällä on enemmän merkitystä kuin aluksi saattaa näyttää: sinkki suojaa viereistä paljasterästä osittain uhrautuvan (galvaanisen) toiminnan kautta, jolloin sinkki syöpää ensisijaisesti ja suojaa pieniä lähellä olevia paljaita teräsalueita. Suojauksen tehoalue on rajallinen - se toimii reikien ja pienten pinnoitevaurioiden kohdalla, ei täydessä hitsisaumassa paljaalla teräksellä. Korjaamattomana hitsausvyöhykkeestä tulee ensimmäinen korroosiopiste järjestelmässä, mikä heikentää sinkityn putken alunperin määrittelyä.

Vakiokorjauksessa käytetään sinkki-rikasta seosta - joko siveltimellä tai ruiskulla levitettyä kylmäsinkitysmassaa tai joissakin tapauksissa lämpö-suihkutettua sinkkimetallointia tehokkaampia-sovelluksia varten -, joka on rakennettu kuivakalvonpaksuudeksi, joka on verrattavissa ympäröivään kuuma{5}}kastopinnoitteeseen yhdessä läpiviennissä, usein riittävän monta kertaa. Tämä ei ole kosmeettinen korjaus-maalin väriin; se palauttaa varsinaisen uhrautuvan suojakerroksen, ja liian ohut tai sen alle tehty korjaus, jonka pintakäsittely on huono, epäonnistuu paljon ennen kuin muu putken alkuperäinen pinnoite.

Tasainen hitsauslaatu galvanoidussa putkessa on hallinnassa viidellä alueella, joista jokainen koskee eri kohtaa, jossa yllä olevat sinkkiin liittyvät riskit voivat mennä pieleen.

Hitsaajan pätevyys ja jatkuvuus.Galvanoidun putken oikea hitsaus vaatii tiukempaa lämmöntuontia ja kulkunopeutta kuin vastaavan paljaan teräsliitoksen hitsaus, erityisesti sinkin höyrystymisen rajoittamiseksi hitsausaltaan edessä ja ympärillä. Miehistön tulee olla pätevä noudattamaan menettelyä, joka kuvastaa tätä - ei vain yleistä hitsaussertifikaattia -, ja se on tarkistettava käytännön testillä edustavissa työmaaolosuhteissa ennen työhön pääsyä. Saman miehistön pitäminen projektissa vähentää vaihtelua, joka johtuu hitsaajien-oppimisesta uudelleen nämä säädöt kesken työn.

Täyteaineen käsittely.Flux{0}}pinnoitetut elektrodit imevät kosteutta ympäristön kosteudesta, ja elektrodipinnoitteen kosteus on erillinen, mutta lisääntyvä riski - se edistää vedyn-indusoitua halkeilua hitsauksessa riippumatta kaikesta sinkkiin liittyvästä-. Kulutustarvikkeet tulee olla toimittajalta, jolla on täydellinen materiaalisertifikaatti, niitä on säilytettävä ja paistettava valvotussa lämpötilassa soveltuvan menettelyn mukaisesti, ja niitä tulee toimittaa noin puolen -päivän käyttöajan mukaisina määrinä, jotta käyttämätön sauva ei jää imemään kosteutta liikkeen lattialle. Tällä ohjauksella on enemmän, ei vähemmän merkitystä, galvanoidussa työssä, koska sinkkihöyryn huokoisuus ja kosteiden kulutusosien vetyhuokoisuus voivat yhdistää toisiaan samassa hitsissä.

Laitteen kunto ja kalibrointi.Hitsauskoneen todellisen tehon on vastattava näytössä olevia asetuksia, minkä vuoksi virta- ja jännitemittarit tulee kalibroida ennen projektin aloittamista. Koska galvanoitu hitsaus riippuu tiukemmasta lämmönsyötön-syötöstä kuin tavallinen hiiliteräshitsaus, kalibroimaton kone - tai hitsauskaapeli kulkee tarpeeksi pitkään aiheuttamaan merkittävän jännitteen pudotuksen ilman vastaavaa parametrin säätöä - heikentää koko virran ja kulkunopeuden huolellisen säädön määrittelyä menettelyssä.

Prosessin kurinalaisuus.Urien mitat ja puhtaus (varmistetaan, että sinkkipinnoite on todella poistettu, ei vain silmämääräisesti tummunut) tulee tarkistaa välittömästi ennen hitsauksen aloittamista. Virran, jännitteen ja kulkunopeuden on pysyttävä hyväksytyn toimenpiteen alueella koko ajan, ei vain liitoksen alussa, koska ajautuminen kohti suurempaa lämmöntuottoa lisää sinkin höyrystymistä ja laajempaa lämpö{1}}vaikutusaluetta. Juuripäät ansaitsevat erityistä huomiota, koska juuri on lähimpänä sinkkiä jäännösliitoksen toisella puolella ja sieltä huokoisuus todennäköisimmin syntyy; monivaiheiset hitsit tulisi rakentaa kontrolloiduiksi, ohuiksi kerroksiksi pienen määrän painavien hitsien sijaan. Seurauksena suurempien{5}}liitosten silmämääräisen tarkastuksen on tuettava palvelun -tuhoamatonta testausta - kriittisen paineen tai rakenneliitosten röntgen- tai ultraäänitestaus, vähintään edustavan näytteen osalta.

Ympäristöolosuhteet.Ympäristön lämpötila, kosteus ja tuulen nopeus hitsauskohdassa vaikuttavat kaikki hitsin laatuun sinkkiongelmasta riippumatta - tuuli häiritsee suojausta, kosteus vaikuttaa vedyn imeytymiseen hitsausaltaassa ja varastoituissa tarvikkeissa ja kylmä ympäristön lämpötila muuttaa jäähdytysnopeutta ja sen myötä halkeamisvaaraa lämpövaikutuksella{{1}. Jos jokin näistä jää hyväksytyn menettelyn ilmoitetun alueen ulkopuolelle, oikea vastaus on lykätä työtä, olla hitsaamatta joka tapauksessa ja luottaa tarkastukseen ongelmien havaitsemiseksi myöhemmin.