镀锌钢管的焊接特点及焊接工艺

时间：2021-01-04

镀锌钢广泛运用于各行各业，采用镀锌钢的好处是利用在空气中能够形成致密氧化物保护层的金属锌来保护内部的钢结构。在被焊接、划伤的情况下，由于Zn-Fe原电池的存在，相对活泼的镀锌部分可以作为牺牲阳极，延缓钢铁的锈蚀，耐腐蚀性良好。然而由于镀锌层的存在，在焊接中容易产生裂纹、气孔、夹渣，较难得到良好的焊接质量。

镀锌钢一般是在低碳钢外镀一层锌，镀锌层一般在20um厚。锌的熔点在419°C，沸点908°C 左右。在焊接中，锌熔化成液体浮在熔池表面或在焊缝根部位臵。锌在铁中具有较大固溶度，锌液体会沿晶界深入浸蚀焊缝金属，低熔点锌形成“液体金属脆化”。同时，锌与铁可形成金属间脆性化合物，如Fe3Zn10、FeZn10等。这些脆性相使焊缝金属塑性降低，在拉应力作用下而产生裂纹。如果焊接角焊缝，尤其是T形接头的角焊缝较容易产生穿透裂纹。镀锌钢焊接时，坡口表面及边缘处的锌层，在电弧热作用下，产生氧化、熔化、蒸发以至挥发出白色烟尘和蒸汽，较易引起焊缝气孔。由于氧化而形成的ZnO，其熔点较高，约1800°C以上，若在焊接过程中参数偏小，将引起ZnO

夹渣，同时由于Zn成为脱氧剂产生FeO-MnO或FeO-MnO-SiO2低熔点氧化物夹渣。如果选择焊接规范不合适，操作手法不当，很容易使焊缝边缘处的镀锌层熔化以至扩大熔化区域，有可能破坏镀锌层，尤其是在拉长电弧和大幅度摆动操作情况下，增宽熔化区域，破坏镀锌层更为严重。同时，由于锌的蒸发，挥发出大量的白色烟尘，对人体有刺激、伤害作用，因此，选择产生烟尘量较低的焊接方法、材料也是必须考虑的因素。

镀锌钢的焊接方法较多，一般在镀锌钢结构中常用气焊、手工电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧自动焊、钨极氩弧焊等方法。

气焊过去常用于镀锌管的焊接，由于气焊热输入不集中，容易产生缺陷，焊缝机械性能差等缺点，目前在安装行业基本淘汰。气焊对镀锌层破坏较大。

CO2气体保护焊对镀锌钢的焊接性能良好，当采用合适的焊接规范和匹配的保护气体、焊接材料时，可获得优质的焊接接头。该方法在工程实践中较少采用。

钨极氩弧焊电弧能量集中，对镀锌层的破坏较少，并且较易形成良好的单面焊双面成形接头，是值得采用的一种焊接方法，但焊接速度、较慢、成本较贵。

手工电弧焊是目前管道安装中采用较为普遍的一种焊接方法。在正确选择焊条情况下，如J421、J422、J423等氧化钛型和钛钙型焊条施焊时，由于这些焊条药皮中含有大量的金红石和钛铁矿，焊条的熔化率较大，相对增加了熔化速度。如果在不摆动条件下，只是能破坏熔池*等镀锌层，一般不至于扩大熔化区域，可减少锌液体对焊缝金属的渗透;在采用正确的操作方法和焊接材料的情况下，可得到接头机械性能较好，并无缺陷的焊接质量。由于手工电弧焊相对于钨极氩弧焊价格便宜、速度快，在具备操作熟练的焊工情况下，采用手工电弧焊工艺。

镀锌钢的焊前准备与一般的低碳钢是相同的，需要注意的是要认真处理好坡口尺寸和附近的镀锌层。为了焊透，坡口尺寸要适当，一般60~65°，要留有一定的间隙，一般为1.5~2.5mm;为了减少锌对焊缝的渗透，在焊之前，可将坡口内的镀锌层清除以后再焊。在实际工作中，采用了集中打坡口，不留钝边工艺进行集中控制，两层焊接工艺，减少了未焊透的可能性。

焊条应根据镀锌管的基体材质选用，一般低碳钢由于考虑易操作性，选用J422较为普遍。焊接手法：在焊多层焊的**层焊缝时，尽量使锌层熔化并使之汽化、蒸发而逸出焊缝，可大大减少液体锌留在焊缝中。在焊角焊缝时，同样在**层尽量使锌层熔化并使之汽化、蒸发而逸出焊缝，其方法是先将焊条端部向前移出约5~7mm左右，当使锌层熔化后再回到原来位臵继续向前施焊。焊接完毕后要及时清理焊缝，并刷涂富锌底漆，做好防腐措施。

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