在對鍍鋅鋼管進行焊接時,與焊接普通鋼管相比,有一些重要的區別和注意事項,由于焊接過程中會涉及到鍍鋅層的熔化和蒸發,這會直接影響焊接質量和操作人員的健康安全,天津大無縫鋼管廠精心概括了鍍鋅鋼管焊接的挑戰、技術、方法、注意事項等相關內容。
鋅層熔點低:鋅的熔點大約是420℃,而沸點大約是906℃,相比之下,鋼的熔點高達1500℃左右,在焊接過程中,當電弧溫度超過3000℃時,鍍鋅層的鋅會迅速熔化并汽化。
影響焊縫質量:汽化的鋅蒸氣會進入熔融的金屬池中,導致焊縫形成氣孔,這些氣孔會削弱焊縫的強度,影響焊接質量。
產生有害煙霧:焊接過程中產生的鋅蒸氣和氧化鋅煙霧對人體有害,吸入過量的鋅煙會導致“金屬煙霧熱”,這是一種類似于流感的疾病,表現為發燒、寒戰、頭痛等癥狀。
為了克服這些挑戰,通常采用以下幾種方法:
最有效的方法是在焊接前,將焊接區域附近的鍍鋅層完全打磨掉,通常使用角磨機+砂輪片(或氧-乙炔火焰)將坡口兩側各 20–30 mm 的鍍鋅層徹底打磨至露出金屬光澤,這種方法可以從根本上減少鋅蒸氣的產生,是確保焊縫質量和安全的最佳選擇,管端內壁有鋅瘤、毛刺時也要一并清除,否則極易產生氣孔、夾渣或未熔合。
選用合適的焊條和焊接電流:在焊接鍍鋅鋼管時,通常會采用較小的焊接電流,以減少鋅層汽化。
采用短弧焊接:采用短弧焊接技術,可以減少熔池對鋅層的加熱時間,從而減少鋅蒸氣的生成。
多層焊接:
第一層(打底焊)采用較小的電流進行焊接,讓大部分鋅蒸氣排出。
第二層(蓋面焊)再用正常電流進行焊接,以保證焊縫的強度和成形。
傾斜焊槍:在焊接過程中,焊槍可以適當向前傾斜,讓電弧吹向焊縫,有助于將鋅蒸氣從熔池中吹離。
壁厚 ≤3.5 mm:可不留鈍邊,V 形坡口 60–65°,間隙 1.5–2.5 mm;
壁厚 >3.5 mm:推薦 U 形坡口,鈍邊 1 mm,根部間隙 2–3 mm;
組對時內壁錯邊量 ≤1 mm,保持“內齊外平”,防止根部未焊透。
壁厚/mm | 焊條型號 | 直徑/mm | 電流/A | 極性 | 備注 |
---|---|---|---|---|---|
2.8–3.5 | J422/E4303 | 2.5 | 70–90 | DC- 或 AC | 第一層快速掃鋅 |
3.5–5.0 | J427/E4315 | 3.2 | 90–120 | DC- | 低氫型,抗裂性好 |
≥5.0 | J427/E4315 | 4.0 | 130–160 | DC- | 多層多道,層間清渣 |
打底焊時,焊條稍作 5–7 mm 前伸,讓鋅層先汽化逸出,再回到熔池正常運條。
橫焊、立焊宜使用短弧、小電流、鋸齒或月牙運條,減少咬邊與氣孔。
DN >100 mm 或壓力等級 ≥1.6 MPa 的管道,優先采用“法蘭+二次鍍鋅”或卡箍連接(鍍鋅鋼管連接方式(4種連接方式)的優點、缺點 - 天津大無縫鋼管廠);如必須焊接,應對焊縫整體進行二次熱浸鍍鋅或涂刷富鋅環氧,恢復防腐層。
現場不具備二次鍍鋅條件時,可改用“焊接后內襯塑、外纏聚乙烯帶”等局部防腐工藝。
風速 >2 m/s、濕度 >85 %、環境溫度 <5 ℃ 時應設擋風棚或預熱 50–100 ℃后再焊。
外觀:焊縫余高 0–2 mm,無裂紋、氣孔、咬邊≤0.5 mm。
重要管線按 GB/T 20801 抽樣進行 RT/UT 無損檢測,Ⅱ級合格。
焊后 24 h 內做 1.5 倍設計壓力水壓試驗,無滲漏、無可見變形。
焊接完成后,為了恢復焊縫區域的防腐性能,需要進行焊后處理。
噴鋅處理:對于熱鍍鋅鋼管,可以在焊縫處進行噴鋅處理,即通過特殊的噴槍將鋅絲熔化后噴涂到焊縫表面,形成新的鍍鋅層。
富鋅涂料:也可以使用富鋅底漆或富鋅環氧樹脂涂料,在打磨干凈的焊縫區域進行涂刷,以恢復其防腐性能。
由于焊接鍍鋅鋼管會產生有害煙霧,安全防護至關重要。
通風:必須在通風良好的環境下進行焊接,確保有害煙霧能夠迅速排出,如果是在密閉空間內操作,必須使用通風設備或抽風機。
呼吸防護:焊接人員必須佩戴有效的呼吸防護面罩,最好是配備了活性炭濾芯的防毒面具,以過濾有害煙霧。
個人防護裝備(PPE):佩戴常規的焊接手套、護目鏡和防火服,以防止火花和強光傷害,打磨或焊接時產生的氧化鋅煙塵需佩戴 KN95 以上防護口罩;現場加強排風,防止“金屬煙霧熱”。
總結
對鍍鋅鋼管進行焊接時,請務必注意焊接前清理鍍鋅層、調整焊接工藝和做好個人安全防護,正確的操作可在保證焊接強度的同時最大限度地減少鋅層對焊縫質量的影響,更能保護操作人員的健康。
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