Svařování ocelových pozinkovaných trubek: základní metody

Pozinkované trubky slouží více než 30 let, pro svou šetrnost k životnímu prostředí a baktericidní vlastnosti se používají v rozvodech pitné vody, horkovodních sítích (omezeno do 55⁰) a plynovodních systémech. Galvanizace poskytuje dlouhodobou ochranu proti korozi, zvyšuje pevnost a odolnost oceli vůči zatížení. I přes zvýšené náklady se výrobky používají pro podzemní instalace. Technická a ekonomická analýza ukazuje, že náklady na projekty jsou nízké díky snížení nákladů na opravy.

Pozinkované trubky jsou ocelové trubky, na kterých je nanesena tenká vrstva zinku. Prvek rychle oxiduje na vzduchu a vytváří na povrchu silný oxidový film, který zabraňuje pronikání oxidačních činidel do tloušťky kovu.

Galvanizace se provádí různými způsoby:

• Hotter: ponoření do taveniny;
• Studená: postřik rozpouštědlem, které pak zaschne;
• Galvanické: aplikace iontů Zn v lázni s elektrolytem (vodou) za působení proudu;
• Tepelná difúze: v rotující nádobě s nízkým tlakem, vysokou teplotou a napětím;
• Plyno-tepelný: kapky taveniny se pohybují v proudu horkého plynu.

Technologie jsou určeny pro použití v různých oblastech: pro pokládku potrubí, výrobu komínů, svodů, dílů atd.,

Obtížnost instalace svařování spočívá v rozdílu teplot tavení. Pro ocel: 1450-1520⁰, ale již při 907⁰ se tavenina zinku začne vařit a uvolňovat toxické výpary, které způsobují otravu. Proces je doprovázen hořením kovu, ztrátou odolnosti proti korozi a šev se stává porézním a nespolehlivým.

K řešení problému jsou k dispozici alternativní metody. Řada trubkových produktů VGP zahrnuje položky se závity a spojkami; v některých případech se používají lisovací tvarovky se svěrným kroužkem a těsněním.

V odstavci 1.6 SNiP 3.05.01-85 „Vnitřní sanitární a technické systémy budov“ bylo doporučeno svařovat pozinkované trubky a současně zajistit odsávání toxických látek nebo vyčistit konce od pozinkování o 20-30 mm. Poté musela být oblast svaru natřena 94% zinkovou barvou.

Svařování bylo povoleno s použitím následujících materiálů:

• Samostínící drát Sv-15GSTYUTSA s cerem podle GOST 2246-70 0,8-1,2 mm;
• Elektrody do 3 mm s povlakem rutilu nebo fluoridu vápenatého;
• Jinými metodami dohodnutými v projektu.

Dokument byl zrušen v roce 2012. Nový SP 73.13330.2016 zakazuje použití svařovaných potrubí z pozinkované oceli uvnitř budov (bod 4.6). Podle článku 5.1.2 je povolena instalace pomocí tvarovek, přírub a spojovacích dílů z temperované litiny.

Metody svařování pozinkovaných ocelových trubek

Pokud je z nějakého důvodu nutné svařit pozinkovaný spoj, a to nepředstavuje porušení hygienických norem, mělo by se pokud možno zabránit nežádoucím následkům:

• Výpary oxidu zinečnatého jsou toxické. Práce by měly být prováděny v místnostech s dobrým větráním; k prevenci otravy toxiny by si pracovníci měli chránit dýchací orgány respirátory, nezapomínat na další ochranné prostředky: masku, rukavice, gumovou obuv.
• Při intenzivním varu Zn se povrchové vrstvy oceli pokrývají mikrotrhlinami a póry a spoj se stává netěsným. Doba ohřevu je co nejvíce zkrácena, ale to je obtížné dosáhnout při zpracování silnostěnných válcovaných výrobků.
• Tak či onak je narušena celistvost ochranné vrstvy v zóně svaru a zároveň se snižuje životnost výrobku. Tento nedostatek lze částečně odstranit aplikací barev na bázi zinku.

Vyhoření lze předejít následujícími způsoby:

• Pokud není možné použít kování na tenkostěnných válcovaných výrobcích, jsou řezány závity a konstrukce je spojena pomocí těsnění.
• Zóna svaru je očištěna od zinkování a po dokončení svaru je natřena antikorozní směsí.

Metody používané pro svařování pozinkovaných potrubí:

• Ruční svařování elektrickým obloukem pomocí speciálních elektrod;
• Svařování pod tavidlem: při nízkých teplotách, kdy se ocel spojuje s pájkou.

Ocel po galvanizaci se svařuje jinými metodami, které jsou však vhodnější pro plechový materiál, např.: Tig s wolframovou elektrodou v argonovém ochranném prostředí, poloautomat Mig/Mag s poměděným drátem, směs argonu a oxidu uhličitého.

Spojování pozinkovaných trubek pomocí svařování elektrickým obloukem

Instalace linky pomocí elektrického svařování se téměř neliší od běžných prací, s výjimkou odstranění galvanizace v oblasti svaru. Když zinek vstupuje do roztavené lázně, tvoří se železo-zinkové intermetalické látky, jejichž vlastnosti činí oblast nevhodnou pro použití.

• Rozdíl v rychlostech tepelné roztažnosti Fe a Zn způsobuje napětí a deformace;
• Malé množství Zn v tavenině železa vyvolává difúzi (stratifikace) a tvorbu trhlin;
• Pokud se kovy jen mírně promíchají, okraje svaru budou zubaté a spoj nebude odolný vůči korozi.

Výběr elektrod

Volba elektrod je určena jakostí oceli. Pro připojení pozinkovaných dílů se používají dva typy:

• Rutil: ochranná směs na bázi oxidu titaničitého s přísadami silikátů, feromanganu a dalších látek. Rutil umožňuje rychlou práci, chrání lázeň před oxidací, zabraňuje praskání, šev je hladký, struska se snadno odděluje. Materiál je určen pro nízkouhlíkové a nízkolegované oceli; použití pro slitiny s vysokým obsahem uhlíku je vyloučeno.
• Se základním lakem: prášková vrstva obsahuje minerály s fluorid-vápenatým složením, které při zahřátí uvolňují oxid uhličitý a zabraňují oxidační reakci. Materiál je vhodný pro všechny uhlíkové oceli a tlusté výrobky.

Pracovní technologie

Hlavní fáze spojování trubek pomocí svařování elektrickým obloukem:

• Příprava okraje se provádí u válcovaných trubek s tloušťkou stěny větší než 3 mm. s otupením 1-1,5 mm.
• Proud se volí na základě průměru elektrody;
• Hlavní válec je vytvářen postupně nebo přírůstkem;
• Po vyčištění švu je nutné aplikovat antikorozní směs: zinkové spreje nebo inhibitory koroze.

Kvalita instalace závisí na dovednosti odborníka. Zkušení svářeči nepopírají možnost realizace, ale k procesu přistupují s pečlivou přípravou. Pro kontrolu přesnosti výběru režimu zařízení a elektrody se na úsecích válcovaného kovu provádí zkušební svařování. Pro zlepšení mechanických vlastností je svar někdy kován při 100-150°, ale odchylka od teplotního rozsahu nebo použití velké síly může způsobit praskliny.

Svařování pozinkovaných trubek pomocí tavidla

Pro práci se zinkovým povlakem používejte pájecí tavidlo, převážně HLS-B. Prášek odvádí teplo z povrchu, zabraňuje odpařování a oxidaci zinku. Jako přídavný materiál se používají tavné pájky UTP1, 18MF, 18XFC.

Pravidla pro pájení plynovým svařovacím strojem:

1. Nejprve se okraje vyčistí do lesku zevnitř i zvenku. U výrobků s tloušťkou stěny do 3 mm se zkosení neodstraňují; u zbytku by měl být úhel otevření 80-90° se spárou 1-1,5 mm.
2. Před provedením svaru jsou povrchy odmaštěny a natřeny tavidlem; nanese se poměrně silná vrstva, přibližně 2krát více než při svařování uhlíkové oceli. Zahřívání se provádí až na 870-900 °C, Zn taje při 416 °C a odpařuje se při 907 °C. Indikátorem dosažení požadovaného teplotního režimu bude změna barvy složení tavidla. Při zahřátí se změní ze zlaté na bílou a při teplotě pájení zprůhlední.
3. U tloušťky stěny do 4 mm se svařování provádí v jednom průchodu; u silnostěnných výrobků v několika průchodech.
4. Používá se směs acetylenu a kyslíku s přebytkem kyslíku. Kyslík se spojí s křemíkem v pájce a zabrání oxidaci zinku. Plamen hořáku musí být stabilní, aby bylo zajištěno rovnoměrné zahřívání všech oblastí.
5. Velikost trysky: pro válcované trubky do Ø250 a tloušťky stěny 2-6 mm – 1-2 mm; více než Ø250 — 2-4 mm. Nesprávně určený průměr způsobí přehřátí a snížení odolnosti proti korozi; pokud je teplota nedostatečná, pájka se přilepí a spojení bude nespolehlivé.
6. Technologie „levého“ pájení se používá, když výplň běží před plamenem a hořák je umístěn pod úhlem 70⁰, při provádění plnicího švu – 15⁰ jsou nerotační spoje svařeny zespodu s lícovým švem.
7. Vnější povrch se čistí kovovým kartáčem a vnitřní povrch se po 24 hodinách omyje vodou.

Takto napojená potrubí lze použít v odvodňovacích, zavlažovacích, chladicích a zásobovacích systémech pitné vody. Výhoda pájení tavidlem: rychlá instalace a těsnost při nízkém zatížení.

Závěry

Někteří odborníci se domnívají, že svařování pozinkovaných trubek je bezdůvodně zakázáno, protože existují úspěšné zkušenosti s používáním technologie ve starých budovách, některé konstrukce jsou stále v provozu, což dokazuje bezproblémový provoz.

• Toxické oxidy při zahřívání jsou porušením norem bezpečnosti a ochrany práce; dříve specialisté nedostávali dodatečné platby za nebezpečné podmínky;
• Složitost ovládání ve fázi čištění svarové zóny má za následek zvýšenou nehodovost.
• Zinková vrstva není odolná vůči vysokým teplotám chladicí kapaliny; pevnost kování a závitů je dostatečná pro řešení dalších problémů v sektoru veřejných služeb.

Porušení hygienických norem zkomplikuje uvedení zařízení do provozu a může přitáhnout pozornost regulačních orgánů.

• Obloukové svařování je pečlivý úkol, ale pokud jej provádí zručný řemeslník, je úroveň spolehlivosti stejně dobrá jako u železných kovů. Pokud je metoda porušena, existuje vysoké riziko těžké otravy a rychlého selhání systému.
• Z hlediska mechanických vlastností je pájení s tavidlem horší než armatury. Slitina UTP1 se skládá ze zinku a mědi s přídavky křemíku a cínu. Výhody při montáži: rychlost, bezpečnost, dlouhodobá odolnost proti korozi.

Obě metody lze použít pouze pro osobní účely v místní oblasti. Systémy s bezsvarovými spoji se používají při výstavbě rozsáhlých zařízení již od 70. let a prokázaly svou účinnost díky 40-50% snížení nákladů na instalační práce a odolnosti vůči zatížení do 16 barů. Nové typy spojovacích dílů se používají ve vysokotlakých čerpacích agregátech, seismických oblastech a průmyslových zónách.

Lupachev A. V., Pavlyuk S. K. Obloukové svařování a pájení pozinkovaných topných hlavních jednotek a jejich odolnost proti korozi // Bulletin Polotské státní univerzity. Řada B. Průmysl. Aplikované vědy. – 2012. – č. 3. – S. 21-27.