Łączenie elementów stalowych ocynkowanych. Parowanie i spawanie

Podczas montażu konstrukcji stalowych, elementów instalacji itp. zachodzi często konieczność łączenia elementów stalowych z już naniesioną powłoką cynkową. Zastosować tu można zarówno spawanie, lutospawania jak i lutowanie, przy czym w każdym przypadku należy przeprowadzić różne zabiegi dodatkowe ułatwiające i umożliwiające proces łączenia.
Jak wspomniano w artykule pt. „Szczelna ochrona” w poprzednim wydaniu „Magazynu Instalatora” („MI” 8/2012, s. 28-29), łączenie za pomocą metod spawalniczych elementów stalowych ocynkowanych, szczególnie w sposób ogniowy, przysparza wielu problemów. Do najmocniej wpływających na jakość uzyskanych połączeń zaliczono niską temperaturę parowania cynku (906°C), która powoduje wydzielanie dużych ilości toksycznych dymów i pyłu spawalniczego, porowatość spoin oraz odparowanie powłoki cynkowej na powierzchni materiału łączonego w bezpośrednim sąsiedztwie spoiny. Ponadto w przypadku spawania elementów ocynkowanych często zachodzi niebezpieczeństwo powstawania pęknięć gorących (występujących powyżej 0,5 temperatury topnienia spawanego materiału) w osiowej części spoiny (zdjęcie w poprzednim wydaniu).

Niemniej podczas wytwarzania konstrukcji stalowych, elementów instalacji itp. zachodzi konieczność łączenia elementów stalowych z już naniesioną powłoką cynkową. Zastosować tu można zarówno spawanie, lutospawania, jak i lutowanie, przy czym w każdym przypadku należy przeprowadzić różne zabiegi dodatkowe, ułatwiające i umożliwiające proces łączenia.

W przypadku spawania głównym zabiegiem rozwiązującym problem parującego cynku jest jego usunięcie na szerokości ok. 5 cm od krawędzi spawanego elementu. Usuwanie można przeprowadzić bądź za pomocą tarcz szlifierskich, bądź poprzez trawienie lub nawet wypalanie palnikiem tlenowo-acetylenowym z płomieniem utleniającym. Tak przygotowane elementy można spawać w sposób analogiczny jak stal bez pokrycia, a po procesie spawania powierzchnię spoiny oraz obszaru bezpośrednio do niej przyległego należy zabezpieczyć przed korozją poprzez naniesienie i związanie z podłożem drobin cynku (przeważnie w postaci zawiesiny w sprayu powszechnie dostępnej w handlu). W przypadku blach cynkowanych galwanicznie możliwe jest ich łączenie bez wcześniejszego usunięcia warstwy cynku. Należy mieć wówczas na uwadze zjawiska, o których wspomniano wcześniej, oraz stosować materiały dodatkowe o zmniejszonej zawartości krzemu, gdyż ten w połączeniu z cynkiem przyspiesza powstawanie kruchych wydzieleń typu Fe-Zn. Jest to kwestia problematyczna, ponieważ krzem jest podstawowym składnikiem odtleniającym w większości materiałów dodatkowych i występuje w nich w ilościach ok. 0,4-0,8%.

Spawanie metodami łukowymi (spawanie elektrodą otuloną, spawanie MIG/MAG) w zasadzie odbywa się podobnie jak podczas spawania stali bez pokryć, przy czym należy zwrócić uwagę, aby:

  • podczas spawania okresowo kierować łuk spawalniczy przed jeziorko spawalnicze, po czym do niego powracać. Ma to na celu roztopienie powłoki cynkowej i jej ewentualne odparowanie jeszcze przed roztopieniem krawędzi spawanego materiału;
  • unikać ruchów zakosowych, gdyż nadmierna ilość ciepła wprowadzonego do złącza może powodować nadmierne uszkodzenie powłoki cynkowej;
  • stosować większy odstęp rowka spawalniczego lub ukosować krawędzie do kąta 15° w celu zapewnienia pełnego przetopienia. Pozwala to również na łatwiejsze ulatnianie się par cynku i tym samym zapobieganie powstawania pęknięć w osiowej części spoiny;
  • usuwać warstwę cynku na szerokości ok. 5 cm od krawędzi spawanej; wówczas technologia spawania nie różni się niczym od technologii spawania stali bez pokryć;
  • po spawaniu stosować powłoki antykorozyjne zawierające sproszkowany cynk lub mieszaninę cynku z aluminium.

 Spawanie elektrodą otuloną  Do spawania elektrodą otuloną stosuje się elektrody rutylowe i zasadowe, np. w gat. E43 3 R 11 lub E51 5 B 10 (do tych drugich, niestety, wymagany jest prostownik spawalniczy). Parametry spawania w zasadzie nie różnią się od tych stosowanych do spawania stali bez pokrycia z wyjątkiem kąta pochylenia elektrody, który powinien być zredukowany z 70 do nawet 30° w stosunku do powierzchni elementu spawanego.

Spawanie metodą MIG/MAG  Podczas spawania stali ocynkowanej metodą MAG głębokość wtopienia jest mniejsza niż podczas spawania stali bez pokryć. Dlatego też w celu zapewnienia przetopienia na całej grubości odstęp w rowku powinien być zwiększony. Rozprysk podczas spawania jest tym większy, im większa jest grubość powłoki cynkowej. Stosowanie substancji antyodpryskowych ułatwia usuwanie odprysku po procesie spawania. W celu zapewnienia stabilnego jarzenia łuku oraz zmniejszenia ilości odprysku podczas samego procesu spawania należy stosować zwiększone natężenie prądu i mniejsze prędkości spawania, aniżeli podczas spawania stali bez pokryć oraz mieszkankę argonu z dwutlenkiem węgla. Do spawania stali ocynkowanej metodą MAG można stosować standardowe spoiwa stosowane do spawania stali niestopowej, np. w gat. SG2 (G3Si1). Na rynku dostępne są również spoiwa specjalnie dedykowane do spawania stali ocynkowanej. Umożliwiają one spawanie bezodpryskowe elementów ocynkowanych bez konieczności usuwania warstwy cynku przed spawaniem.

Lutospawanie MIG/MAG i gazowe Lutospawanie łukowe i gazowe to metody umożliwiające całkowicie bezodpryskowe łączenie elementów ocynkowanych bez konieczności usuwania warstwy cynku. Dodatkowo niższa aniżeli przy spawaniu temperatura procesu nie powoduje uszkodzenia warstwy cynku w obszarze przyległym do lutospoiny. Lutospawanie wydaje się być więc najkorzystniejszą metodą łączenia elementów ocynkowanych. W przypadku lutospawania MIG/MAG stosowane są spoiwa brązowe, przeważnie w gat. CuSi3 oraz CuAl8. W przypadku lutospawania płomieniowego jako spoiwo stosuje się najczęściej mosiądz, ale jest możliwe również stosowanie brązu krzemowego czy aluminiowego. Jako gazy osłonowe w metodzie MIG/MAG stosuje się przede wszystkim czysty argon lub mieszkanki Ar + 1-3%CO­2 i Ar + 1% CO2.
Stosowanie mieszanek poprawia stabilność łuku oraz wygląd lica spoiny. Po procesie lutospawania nie jest konieczne nakładanie jakichkolwiek substancji zawierających proszek cynkowy. Prawidłowo wykonane połączenie lutospawane zachowuje odporność korozyjną równą odporności spawanych elementów.

dr inż. Maciej Różański

Prenumerata Magazynu Instalatora

3 myśli na temat “Łączenie elementów stalowych ocynkowanych. Parowanie i spawanie

  • 18 października 2017 o 08:45
    Permalink

    To jest dosyć skomplikowana sprawa i potrzeba do niej nie tylko odpowiedniej wiedzy i przygotowania ale również, profesjonalnych materiałów. Bez nich nie można ruszyć z pracą. Dobrych jakości elementów łączeniowych można dzisiaj szukać w internecie, gdzie można ze spokojną głowa zamówić wysokiej klasy akcesoria i nie płacić przy tym dużych pieniędzy.

    Odpowiedz
  • 1 października 2018 o 10:07
    Permalink

    Ja sam na spawaniu nie znam się za wiele, dlatego wolę zlecić je specjalistom. Niemniej bardzo ciekawie dowiedzieć się, jak wygląda taka usługa i na czym polega.

    Odpowiedz
  • 23 października 2018 o 19:39
    Permalink

    Dlaczego się mówi o spawaniu elementów ocynkowanych, a nie wspomina się o bardzo szkodliwym działaniu dymów i gazów wydzielających się podczas spawania ?!!!

    Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij