» » Соединение оцинкованных изделий
12.12.2014

За последние годы резко увеличилось производство стальных оцинкованных изделий. Однако применение их часто ограничивается из-за необходимости при монтаже выполнять различные технологические операции, например сварку, гибку. Естественно, что при этом возможно нарушение целостности покрытия, а это приведет к снижению коррозионной стойкости. В связи с этим большое значение имеет разработка способов соединения стальных оцинкованных изделий.
Исследованиями, проведенными во Всесоюзном научно-исследовательском и конструкторско-технологическом институте трубной промышленности показано, что стальные оцинкованные изделия можно соединять с помощью резьбовых, фланцевых и сварных соединений, а монтаж трубопроводов выполнять также и с помощью развальцовки.
Для изучения Метода соединения стальных изделий с диффузионным цинковым покрытием при помощи резьбовых соединений нами было произведено цинкование насосно-компрессорных труб и муфт из стали 45. Трубы оцинковывали в промышленных условиях в ванне с расплавом электролитического цинка марки Ц-0 с 0,04—0,05% Al. Температура расплава при цинковании составляла 460° С, продолжительность прохождения трубы через ванну 2—3 мин. После обычных операций обдувки сжатым воздухом и продувки перегретым паром трубы подвергали визуальному осмотру. На гладкой поверхности труб слой покрытия был равномерным, а резьба в ряде мест была полностью залита цинком. Такие трубы либо не поддавались свинчиванию, либо свинчивались не полностью. Оцинкованные в расплаве трубы подвергали диффузионному отжигу в газовой камерной печи при 500±10°С в течение 10—15 мин. После этого трубы снова осматривали. Ни в местах резьбовых соединений ни по всей поверхности труб наплывов обнаружено не было; слой покрытия был равномерным.
Металлографические исследования показали, что образовавшийся слой покрытия толщиной 80—100 мкм состоял в основном из однородного сплошного слоя δ1-фазы. Трубы с таким покрытием хорошо свинчивались с муфтами, причем соединение, полученное на муфтонавертном станке, было вполне герметичным.
Диффузионно оцинкованные насосно-компрессорные трубы размером 73X5X7500 мм были успешно свинчены в промышленных условиях на нефтедобывающем промысле и опущены в скважину.
Об особенностях сварки стальных оцинкованных изделий (в основном листов и ленты) в литературе имеются лишь отдельные указания, а конкретных режимов сварки и способов ее выполнения не приводится.
В наших экспериментах оцинкованные стальные изделия соединяли газоэлектрической полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа.
Выбор этого способа был обусловлен тем, что при его использовании металл швов, выполненных при оптимальных режимах и не имеющих дефектов, обычно не уступает по механическим свойствам основному металлу. Сварку производили на полуавтоматах А-547р и ПШ-54 короткой дугой на постоянном токе обратной полярности.
Чтобы уменьшить выгорание защитного покрытия в околошовной зоне и ограничить зону термического влияния при сварке, использовали тонкую электродную проволоку диаметром 1,2—2 мм марки Св. 08Г2С и Св. 1Х18Н9Т.
Защитной средой служила «пищевая» углекислота (ГОСТ 8050—64), поставляемая в баллонах в сжиженном состоянии под давлением 5,5 Мн/м2 (50—55 ат).
Величину сварочного тока и напряжения подбирали таким образом, чтобы сварной шов был гладким, без пор и крупной чешуйчатости, процесс сварки был устойчивым, не было сильного разбрызгивания и окисления металла шва, а разрушение покрытия в околошовной зоне было минимальным.
Как показали эксперименты, при сварке оцинкованных изделий в местах наложения швов необходимо тщательно удалять покрытие, так как окислы цинка, попадая в шов, ухудшают его механические свойства и вызывают разбрызгивание металла электрода и возникновение пористости сварного шва.
При газоэлектрической сварке стальных изделий с диффузионным цинковым покрытием в зоне термического влияния происходит частичное выгорание покрытия, особенно в случае тонкостенных (менее 5 мм) изделий. Для устранения этого нами были применены удаляемые медные подкладные кольца. В результате выгорания покрытия вовсе не было, либо оно было минимальным.
Оптимальные режимы полуавтоматической сварки стали с диффузионным цинковым покрытием в среде углекислого газа приведены в табл. 27.
Соединение оцинкованных изделий

При сварке оцинкованных изделий углеродистой электродной проволокой сварной шов необходимо дополнительно защищать цинком металлизационным методом.
Рекомендуемые типы соединений и способы подготовки кромок при сварке труб, приварке фланцев, колец и отростков показаны на рис. 111.
Для определения коррозионной стойкости сварных соединений на одном из судоремонтных заводов по разработанной технологии была произведена сварка оцинкованных труб размером 32X3X1500 мм с приваркой к этим трубам фланцев.
Соединение оцинкованных изделий

Коррозионные испытания в протоке (4 м/сек) морской воды в течение года показали, что слой цинкового покрытия в околошовной зоне, а также сварные швы находятся в хорошем состоянии. В местах сварки следов коррозии не наблюдалось. Поверхность диффузионно оцинкованной трубы и фланца около сварного шва была гладкой светло-серого цвета.
Металлографическими исследованиями установлено, что за период испытаний слой покрытия в околошовной зоне на наружной поверхности труб уменьшился на 5—8 мкм, а на внутренней поверхности — на 10—15 мкм.
На рис. 112 приведена микроструктура диффузионного цинкового покрытия в околошовной зоне после коррозионных испытаний.
Соединение оцинкованных изделий

Следовательно, разработанный нами способ сварки стальных оцинкованных изделий позволяет сохранить слой защитного покрытия в околошовной зоне практически полностью. И если даже при сварке и происходит некоторое удаление слоя железоцинкового покрытия из-за испарения или сгорания цинка, то оставшийся слой сплава продолжает надежно защищать сталь от воздействия коррозионной среды.
Монтаж оцинкованных трубопроводов в различных аппаратах можно осуществлять также путем развальцовки.
Трубы с диффузионным цинковым покрытием выдерживают без нарушения слоя покрытия развальцовку до 6 и 4% соответственно по внутреннему и наружному диаметрам.
Развальцовку труб в трубных решетках производят при помощи ручной трехроликовой (конусной) вальцовки.