Svejsning af galvaniseret stålrør: hvorfor zinkbelægningen ændrer alt ved svejsningen

En svejsning på galvaniseret rør er ikke den samme operation som en svejsning på sort rør med en anden-farvet overflade. Zinkbelægningen, der giver det galvaniserede rør dets korrosionsbestandighed, opfører sig meget anderledes end stål ved svejsetemperaturer, og den forskel driver næsten alle særlige forholdsregler, der bruges på et galvaniseret svejsehold - fra hvordan samlingen er forberedt, til hvordan svejsningen køres, til hvad der sker efter at lysbuen går ud. At forstå, hvorfor disse forholdsregler eksisterer, i stedet for at behandle dem som en vilkårlig tjekliste, er det, der adskiller en svejset galvaniseret samling, der holder lige så længe som resten af ​​røret, fra en, der bliver det første sted, hvor systemet korroderer.

Ikke alle galvaniserede rør ankommer til svejsebugten med den samme belægning, og forskellen betyder noget, før svejsningen overhovedet begynder.

Varmgalvaniseret-rørfremstilles ved at nedsænke færdigt stålrør i et bad af smeltet zink, typisk omkring 450 grader. Zinken reagerer med ståloverfladen og danner en række zink-jernlegeringslag, toppet med et lag af relativt ren zink. Denne metallurgiske binding -, ikke kun en overfladeaflejring -, er det, der giver varm-dyppebelægning dens vedhæftningsstyrke og dens typiske tykkelsesområde på ca. 45 til 100+ mikron afhængigt af ståltykkelse og nedsænkningstid. Belægningen er ikke helt ensartet på et mikroskopisk niveau, men på et praktisk niveau dækker den rørets indvendige og udvendige overflader kontinuerligt, herunder svært{10}}til-områder som f.eks. gevind og svejsesømme, fordi røret er helt nedsænket.

Elektro-galvaniseret rørfremstilles ved at afsætte zink på ståloverfladen elektrokemisk, typisk ved omgivelsestemperatur, fra en zink-saltopløsning. Den resulterende belægning er tyndere - sædvanligvis i intervallet 5 til 25 mikron - glattere i udseende og bundet ved elektrokemisk adhæsion i stedet for, at legeringsdiffusionslaget varme-dypbelægning udvikles. Det er hurtigere og billigere at påføre, og det giver en mere ensartet, kosmetisk renere overfladefinish, hvorfor det ofte dukker op ved indendørs eller mindre-korrosionseksponering-applikationer, hvor udseende og omkostninger betyder mere end årtiers udendørs levetid.

Den praktiske konsekvens for svejsning: En varm-belægning har mere zinkmasse koncentreret i nærheden af ​​samlingen, mere af den er låst fast i et legeringslag, der klæber til ståloverfladen selv under varme, og en tykkere belægning, der skal fjernes før svejsning. En elektro-galvaniseret belægning er tyndere og nemmere at fjerne, men den giver også en kortere levetid, når samlingen er tilbage i brug, da der simpelthen er mindre zink der til at begynde med. Ingen af ​​forskellene ændrer den underliggende fysik af, hvad der sker, når lysbuen rammer nær zink -, det ændrer, hvor meget af det problem, du har at gøre med, og hvordan den færdige samlings korrosionsydelse sammenlignes med resten af ​​røret.

Kerneproblemet er et simpelt misforhold i temperatur. Zink koger ved cirka 907 grader. Stål begynder ikke at smelte før omkring 1.500 grader. En svejsebue bliver meget varmere end begge figurer -, hvilket betyder, at på det tidspunkt, hvor lysbuen har gjort noget ved stålet, er zinken umiddelbart omkring den allerede fordampet.

Denne sekvens forårsager flere forskellige problemer i den færdige svejsning, ikke kun ét:

• Porøsitet- zinkdamp, der frigives i svejsebassinet, slipper ikke helt ud, før metallet størkner og efterlader gaslommer i svejsemetallet. Porøsitet reducerer svejsningens effektive tværsnit- og giver korrosions- og udmattelsesrevner et sted at starte.
• Skørhed i flydende metal- hvis svejsevarme skubber smeltet eller fordampet zink ind i korngrænserne af den varme-berørte zone i basisstålet, kan det reducere duktiliteten af ​​denne zone og i nogle tilfælde bidrage til revnedannelse under efterfølgende belastning eller termisk belastning. Dette er en vel-dokumenteret risiko, der specifikt er forbundet med svejsning af galvaniseret stål, adskilt fra almindelig svejseporøsitet.
• Sprøjt og dårlig perleprofil- fordampende zink forstyrrer lysbuen og svejsebassinets overflade, hvilket gør det sværere at holde en ren, ensartet vulst sammenlignet med at svejse den samme samling i bart stål.
• Røgfare- zink, der fordampes af lysbuen, oxiderer hurtigt i luften og producerer zinkoxidrøg. Indånding af denne damp i tilstrækkelig koncentration forårsager metalrøgsfeber, en reel og vel{2}}kendt arbejdsrisiko, hvorfor ventilation og, hvor det er nødvendigt, åndedrætsværn er standardpraksis ved galvaniserede svejseopgaver, ikke en valgfri forholdsregel.

Ingen af ​​disse problemer forsvinder, fordi en svejser er dygtig - de er fysiske konsekvenser af svejsning gennem en intakt zinkbelægning. Hvilken færdigheds- og procedurekontrol er, hvor meget af problemet, der når den færdige samling, og den kontrol starter før buen rammes.

Standardpraksis er at fjerne zinkbelægningen fra samlingsområdet før svejsning ved hjælp af en vinkelsliber, slibende slibning eller flammerensning i stedet for at svejse direkte igennem det. Dette er ikke kosmetisk - det imødekommer porøsitets- og skørhedsrisikoen ved kilden ved at holde zinkdampe ude af svejsebassinet og den varme-berørte zone i første omgang. Det ryddede område strækker sig typisk et kort stykke tilbage fra samlingskanten på både røret og enhver modsvarende flange eller fitting, ikke kun den umiddelbare skråflade, da den varme-påvirkede zone strækker sig ud over selve svejsningen, og resterende zink lige uden for den synlige samling stadig kan fordampe ind i området under svejsevarme.

Hver fjernelsesmetode har en praktisk afvejning. Slibning er hurtig og kontrollerbar, men genererer zink-belastet støv, der kræver de samme forholdsregler for røg/støv, som svejsning gør. Flammerensning brænder belægningen af ​​ved at bruge en brænderpasning med lavere-intensitet, før svejsningen begynder, nyttigt på rør med større -diameter, hvor slibning af hele omkredsen er tidskrævende-, men det frigiver stadig zinkoxidrøg under selve rengøringsforløbet, så ventilationskravene forsvinder ikke, bare fordi svejsningen er begyndt.

For galvaniserede rør over ca. DN100 specificeres ofte mekaniske samlingsmetoder - flangeforbindelser, rillede/mekaniske koblinger eller kompressions-fittings - i stedet for feltsvejsning, og ræsonnementet forbinder direkte tilbage til belægningen-fjernelses- og reparationsbyrden beskrevet ovenfor. En DN100+ samling har en stor omkreds af belægning til at strippe, svejse og derefter reparere, og ethvert mellemrum i den reparation er et hul i korrosionsbeskyttelsen på en samling, som ofte er vanskeligt at inspicere eller gen-belægge, når først systemet er i drift. En mekanisk samling undgår overhovedet at forstyrre belægningen i samlingsområdet - ingen slibning, ingen svejsning, ingen reparationsbelægning -, hvilket fjerner hele risikokategorien beskrevet ovenfor i stedet for at håndtere den. Dette er mindre et spørgsmål om kodekrav i de fleste jurisdiktioner og mere et spørgsmål om praktisk risikostyring, når belægnings{12}}fjernelsesområdet bliver stort nok til, at en fuldstændig konsistent reparation bliver sværere at garantere.

Når samlingen er svejset, efterlades området, der blev slebet eller brændt blottet - sammen med selve svejsestrengen - uden korrosionsbeskyttelse, medmindre det bevidst repareres. Dette betyder mere, end det umiddelbart ser ud til: zink beskytter tilstødende bart stål delvist gennem offervirkning (galvanisk), hvor zinken korroderer fortrinsvis og beskytter små nærliggende områder med udsat stål. Denne beskyttelse har en begrænset effektiv rækkevidde - den virker til nålehuller og mindre belægningsskader, ikke for en fuld svejsesøms værdi af bart stål. Uden reparation bliver svejsezonen det første korrosionspunkt i systemet, hvilket underminerer grunden til, at galvaniseret rør blev specificeret i første omgang.

Standardreparation bruger en zink-rig forbindelse -, enten en kold galvaniseringsmasse påført med pensel eller spray, eller i nogle tilfælde termisk-sprøjtet zinkmetallisering til anvendelser med højere-ydelser - opbygget til en tør filmtykkelse, der kan sammenlignes med den omgivende varme-belægning, der ofte kan nås i en passende tykkelse. Dette er ikke en kosmetisk touch-af matchende malingsfarve; det genopretter et egentligt offerbeskyttende lag, og en reparation påført for tyndt eller med dårlig overfladeforberedelse nedenunder vil mislykkes længe før resten af ​​rørets originale belægning gør det.

Ensartet svejsekvalitet på galvaniserede rør handler om kontrol i fem områder, der hver adresserer et andet punkt, hvor de zinkrelaterede-risici ovenfor kan gå galt.

Svejserkvalifikation og kontinuitet.Korrekt svejsning af galvaniseret rør kræver strammere kontrol af varmetilførsel og bevægelseshastighed end svejsning af tilsvarende nøgne stålsamling, specifikt for at begrænse, hvor meget zink der fordamper foran og omkring svejsebassinet. Besætninger bør kvalificeres i forhold til en procedure, der afspejler denne - ikke blot en generel svejsecertificering - og verificeres gennem en praktisk test under repræsentative forhold på stedet, før de bliver godkendt til at arbejde. At beholde den samme besætning på et projekt reducerer variabiliteten, der kommer af, at svejsere gen-lærer disse justeringer halvvejs i et job.

Håndtering af fyldstof.Flux-belagte elektroder absorberer fugt fra den omgivende luftfugtighed, og fugt i elektrodebelægningen er en separat, men forstærkende risiko - den bidrager til brint-induceret revnedannelse i svejsningen, uafhængigt af alt zink-relateret. Forbrugsvarer bør komme fra en leverandør med fuld materialecertificering, opbevares og bages ved kontrolleret temperatur i henhold til den gældende procedure og udleveres i mængder, der svarer til ca. en halv-dags brug, så ubrugt stang ikke efterlades til at genabsorbere fugt på butiksgulvet. Denne kontrol betyder mere, ikke mindre, på galvaniseret arbejde, da porøsitet fra zinkdamp og brintporøsitet fra fugtige forbrugsmaterialer kan blande hinanden i den samme svejsning.

Udstyrs tilstand og kalibrering.En svejsemaskines faktiske output skal matche dens viste indstillinger, hvorfor strøm- og spændingsmålere bør kalibreres, før et projekt starter. Fordi galvaniseret svejsning er afhængig af at holde strammere varme-indgangskontrol end almindelig kulstofstålsvejsning, underminerer en ukalibreret maskine - eller et svejsekabel længe nok til at forårsage et meningsfuldt spændingsfald uden en tilsvarende parameterjustering - hele pointen med at specificere omhyggelig strøm- og rejsehastighedskontrol i proceduren.

Procesdisciplin.Rilledimensioner og renhed (bekræftelse af, at zinkbelægningen faktisk er blevet fjernet, ikke kun visuelt mørklagt) bør kontrolleres umiddelbart før svejsningen starter. Strøm, spænding og rejsehastighed skal forblive inden for den kvalificerede procedures område hele vejen igennem, ikke kun ved starten af ​​samlingen, da drift mod højere varmetilførsel genindfører mere zinkfordampning og en bredere varmepåvirket zone. Rodgennemgange fortjener særlig opmærksomhed, da roden er tættest på enhver resterende zink på den anden side af fugen og er det sted, hvor porøsiteten med størst sandsynlighed kommer fra; multi-svejsninger bør bygges op i kontrollerede, tynde lag i stedet for et lille antal tunge gennemløb. På samlinger med højere-konsekvens bør visuel inspektion understøttes af ikke--destruktiv test, der er passende til service-- røntgen- eller ultralydstestning for kritiske tryk eller strukturelle led, som minimum for en repræsentativ prøve af kørslen.

Miljøforhold.Omgivelsestemperatur, luftfugtighed og vindhastighed på svejsestedet påvirker alle svejsekvaliteten uafhængigt af zinkproblemet - vind forstyrrer afskærmningen, fugt påvirker brintopsamlingen i svejsebassinet og i opbevarede forbrugsstoffer, og kold omgivelsestemperatur ændrer afkølingshastigheden og dermed risikoen for revner i den varme{1}}påvirkede zone. Hvor nogen af ​​disse falder uden for den kvalificerede procedures angivne område, er den korrekte reaktion at udsætte arbejdet, ikke at svejse alligevel og stole på inspektion for at fange problemer efterfølgende.