热镀锌钢管焊接质量控制关键点

关于热镀锌钢管焊接问题的分析

摘要：本文探讨了热镀锌钢管在施工中的焊接问题，对保证热镀锌管焊接施工提供了保障。

关键词：镀锌焊接质量控制

1 前言

在日常施工中设计图纸中会明确不同规格的管道的连接方法，但还是会存在过渡管径的连接处理，施工中会出现热镀锌钢管之间的焊接，也会出现热镀锌钢管与无缝钢管间的焊接，针对这样类似的焊接问题规范中没有明确的规定是否可行，但是施工现场一般都认为热镀锌钢管不能焊接。针对如上问题结合空调系统施工做如下相关分析。

2规范条文

《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB 50243-2002）

9.1.2镀锌钢管应采用螺纹连接。当管径大于DN100时，可采用卡箍式、法

兰或焊接连接，但

应对焊缝及热影响区的表面进行防腐处理。

《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB 50243-2002）条文说明

9.1.2镀锌钢管表面的镀锌层，是管道防腐的主要保护层，为了不破坏镀锌

层，故提倡采用螺纹

连接。根据国内工程施工的情况，当管径大于等于DN100mm时，螺纹的加工与连接质量不太稳定，不如采用法兰、焊接或其他连接方法更为合适。对于闭式循环运行的冷媒水系统，管道内部的腐蚀性相对较弱，对被破坏的表面进行局部处

理可以满足需要。但是，对于开式运行的冷却水系统，则应采取更为有效的防腐措施。

3 镀锌钢管的焊接特点及焊接工艺

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置。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形接头的角焊缝最容易产生穿透裂纹。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，极易引起焊缝气孔。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最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，只是能破坏熔池前沿等镀锌层，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：在焊多层焊的第一层焊缝时，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，同样在第一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置继续向前施焊。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。

4 焊接质量保证措施

从人、材、机、法、环五个方面进行控制。

①人的因素是施焊的控制重点。因此，在施焊前，应选择技术熟练、持有焊工证的焊工，进行必要的技术培训、交底。并不得随意更换，保证施焊该管道焊工人员相对稳定。

②焊材的控制：保证采购的是正规渠道的焊材，有质保书、合格证，符合工艺要求；焊条头回收控制严格，以保证流向、用量；焊材要严格按工艺烘烤，并一次发放不超过半天用量。

③焊机：焊机须保证性能可靠、符合工艺需要；焊机必须有检定合格的电流、电压表，以保证焊接工艺的正确实施。焊接电缆不能过长，较长时要调整焊接参数。

④焊接工艺方法：保证镀锌管特殊操作方法的严格实施，焊接工艺进行焊前坡口检查，施焊工艺参数、操作手法控制，焊后外观质量检查，必要时增加焊后无损检测。控制焊接层次、每道口的焊材用量。

⑤焊接环境控制：保证施焊时的温度、湿度、风速符合工艺要求。

⑥焊接电流的控制：

在焊接过程中可参照以上公式，对焊接电流和电压进行设定。由以上公式可得到我公司常用镀锌钢管理论焊接电流和电压，如下表；