การเชื่อมท่อเหล็กอาบสังกะสี: เหตุใดการเคลือบสังกะสีจึงเปลี่ยนแปลงทุกอย่างเกี่ยวกับการเชื่อม

การเชื่อมบนท่อชุบสังกะสีไม่เหมือนกับการเชื่อมบนท่อสีดำที่มีพื้นผิวสีต่างกัน- การเคลือบสังกะสีที่ทำให้ท่อชุบสังกะสีมีความต้านทานการกัดกร่อนมีพฤติกรรมแตกต่างอย่างมากจากเหล็กที่อุณหภูมิการเชื่อม และความแตกต่างดังกล่าวทำให้เกิดข้อควรระวังพิเศษเกือบทุกประการที่ใช้กับทีมงานเชื่อมสังกะสี - ตั้งแต่วิธีเตรียมข้อต่อ วิธีดำเนินการเชื่อม ไปจนถึงสิ่งที่เกิดขึ้นหลังจากส่วนโค้งดับลง การทำความเข้าใจว่าเหตุใดจึงมีข้อควรระวังเหล่านี้ แทนที่จะมองว่าเป็นรายการตรวจสอบตามอำเภอใจ คือสิ่งที่แยกรอยต่อสังกะสีแบบเชื่อมที่มีอายุการใช้งานตราบเท่าที่ส่วนที่เหลือของท่อออกจากจุดแรกที่ระบบเกิดการกัดกร่อน

ท่อชุบสังกะสีบางท่อจะมาถึงช่องเชื่อมด้วยการเคลือบแบบเดียวกัน และความแตกต่างมีความสำคัญก่อนที่การเชื่อมจะเริ่มขึ้น

ท่อชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน-ผลิตโดยการจุ่มท่อเหล็กสำเร็จรูปในอ่างสังกะสีหลอมเหลว โดยทั่วไปจะมีอุณหภูมิประมาณ 450 องศาเซลเซียส สังกะสีทำปฏิกิริยากับพื้นผิวเหล็กเพื่อสร้างชั้นโลหะผสมสังกะสี- ทับด้วยชั้นสังกะสีที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ พันธะทางโลหะวิทยานี้ - ไม่ใช่แค่การสะสมบนพื้นผิว - เท่านั้น แต่ยังให้การเคลือบแบบจุ่มร้อน-มีความแข็งแรงในการยึดเกาะและช่วงความหนาโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 45 ถึง 100+ ไมครอน ขึ้นอยู่กับความหนาของเหล็กและเวลาในการแช่ การเคลือบไม่ได้สม่ำเสมออย่างสมบูรณ์แบบในระดับจุลภาค แต่ในระดับการใช้งานจริงจะครอบคลุมพื้นผิวภายในและภายนอกของท่ออย่างต่อเนื่อง รวมถึงพื้นที่-}ที่จะ-เข้าถึงยาก เช่น เกลียวและตะเข็บเชื่อม เนื่องจากท่อถูกแช่ไว้จนสุด

ท่อชุบสังกะสีด้วยไฟฟ้า-ผลิตขึ้นโดยการฝากสังกะสีลงบนพื้นผิวเหล็กด้วยเคมีไฟฟ้า โดยทั่วไปที่อุณหภูมิแวดล้อม จากสารละลายเกลือสังกะสี- ผลการเคลือบจะบางลง - โดยทั่วไปในช่วง 5 ถึง 25 ไมครอน - ในลักษณะที่นุ่มนวลกว่า และเชื่อมติดกันด้วยการยึดเกาะด้วยเคมีไฟฟ้า แทนที่จะเกิดการเคลือบแบบจุ่มร้อน-ในชั้นการแพร่กระจายของโลหะผสม ทาได้เร็วกว่าและถูกกว่า และยังให้พื้นผิวที่สม่ำเสมอและสะอาดยิ่งขึ้น ซึ่งเป็นสาเหตุที่ว่าทำไมจึงมักปรากฏให้เห็นในอาคารหรือภายใต้-การกัดกร่อน-ที่ต่ำกว่าเมื่อต้องสัมผัสกับพื้นผิวที่รูปลักษณ์และราคามีความสำคัญต่ออายุการใช้งานกลางแจ้งนานกว่าทศวรรษ

ผลลัพธ์ในทางปฏิบัติสำหรับการเชื่อม: การเคลือบแบบจุ่มร้อน-จะมีมวลสังกะสีเข้มข้นใกล้กับข้อต่อ โดยส่วนใหญ่จะถูกล็อคเข้ากับชั้นโลหะผสมที่เกาะติดกับพื้นผิวเหล็กแม้อยู่ภายใต้ความร้อน และการเคลือบที่หนาขึ้นเพื่อลอกกลับก่อนการเชื่อม การเคลือบสังกะสีด้วยไฟฟ้า-นั้นบางกว่าและลอกออกง่ายกว่า แต่ก็มีอายุการใช้งานที่สั้นลงเมื่อข้อต่อกลับมาใช้งานได้อีกครั้ง เนื่องจากมีสังกะสีน้อยกว่าในการเริ่มต้น ไม่มีความแตกต่างใดที่เปลี่ยนแปลงฟิสิกส์พื้นฐานของสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อส่วนโค้งกระทบใกล้กับสังกะสี - แต่จะเปลี่ยนปริมาณของปัญหาที่คุณกำลังเผชิญอยู่ และวิธีประสิทธิภาพการกัดกร่อนของข้อต่อที่เสร็จสิ้นแล้วเมื่อเปรียบเทียบกับส่วนที่เหลือของการเดินท่อ

ปัญหาหลักคืออุณหภูมิไม่ตรงกันง่ายๆ สังกะสีเดือดที่อุณหภูมิประมาณ 907 องศาเซลเซียส เหล็กจะไม่ละลายจนกว่าจะมีอุณหภูมิประมาณ 1,500 องศาเซลเซียส ส่วนโค้งการเชื่อมจะร้อนกว่ารูปที่ - มาก ซึ่งหมายความว่าเมื่อส่วนโค้งไปทำอะไรกับเหล็ก สังกะสีที่อยู่รอบๆ ก็ระเหยกลายเป็นไอไปแล้ว

ลำดับดังกล่าวทำให้เกิดปัญหาหลายประการในการเชื่อมที่เสร็จสมบูรณ์ ไม่ใช่แค่ปัญหาเดียว:

• ความพรุนไอสังกะสี - ที่ปล่อยออกมาสู่สระเชื่อมไม่หลุดออกไปจนหมดก่อนที่โลหะจะแข็งตัว ทำให้เกิดฟองก๊าซอยู่ในโลหะเชื่อม ความพรุนจะช่วยลดหน้าตัดที่มีประสิทธิภาพ-ของการเชื่อม และทำให้เกิดการกัดกร่อนและรอยแตกเมื่อยล้าเป็นจุดเริ่มต้น
• การเปราะของโลหะเหลว- หากความร้อนจากการเชื่อมดันสังกะสีหลอมเหลวหรือไอเข้าไปในขอบเขตของเมล็ดข้าวของโซนที่ได้รับผลกระทบความร้อน-ในเหล็กฐาน ความร้อนดังกล่าวสามารถลดความเหนียวของโซนนั้นได้ และในบางกรณี อาจมีส่วนทำให้เกิดการแตกร้าวภายใต้ภาระที่ตามมาหรือความเครียดจากความร้อน นี่เป็นความเสี่ยงที่มีการบันทึกไว้อย่างดี-ซึ่งเกี่ยวข้องโดยเฉพาะกับการเชื่อมเหล็กชุบสังกะสี ซึ่งแตกต่างจากความพรุนของการเชื่อมทั่วไป
• โปรยลงมาและโปรไฟล์ลูกปัดไม่ดีสังกะสีระเหย - จะรบกวนส่วนโค้งและพื้นผิวสระเชื่อม ทำให้ยากต่อการยึดลูกปัดที่สะอาดและสม่ำเสมอ เมื่อเทียบกับการเชื่อมข้อต่อเดียวกันในเหล็กเปลือย
• อันตรายจากควัน- สังกะสีที่กลายเป็นไอโดยส่วนโค้งจะออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วในอากาศ ทำให้เกิดควันซิงค์ออกไซด์ การสูดดมควันนี้ในปริมาณความเข้มข้นที่เพียงพอจะทำให้เกิดไข้ควันโลหะ ซึ่งถือเป็นอันตรายจากการทำงาน-ที่เกิดขึ้นจริงและเป็นที่ทราบกันดี นั่นคือเหตุผลว่าทำไมการระบายอากาศ และการป้องกันระบบทางเดินหายใจ (หากจำเป็น) ถือเป็นแนวทางปฏิบัติมาตรฐานในงานเชื่อมด้วยสังกะสี ไม่ใช่ข้อควรระวังทางเลือก

ปัญหาเหล่านี้จะไม่หายไปเพราะช่างเชื่อมมีความชำนาญ - ปัญหาเหล่านี้เป็นผลทางกายภาพจากการเชื่อมผ่านการเคลือบสังกะสีที่ไม่เสียหาย การควบคุมทักษะและขั้นตอนใดคือปัญหาไปถึงข้อต่อที่เสร็จแล้วมากน้อยเพียงใด และการควบคุมนั้นเริ่มต้นก่อนที่จะเกิดการส่วนโค้ง

แนวทางปฏิบัติมาตรฐานคือการลอกผิวเคลือบสังกะสีออกจากบริเวณรอยต่อก่อนทำการเชื่อม โดยใช้เครื่องเจียรไฟฟ้า กระดาษทรายขัด หรือการทำความสะอาดเปลวไฟ แทนที่จะเชื่อมผ่านโดยตรง นี่ไม่ใช่ความสวยงาม - แต่เน้นถึงความพรุนและความเสี่ยงของการเปราะที่แหล่งกำเนิดโดยการป้องกันไอสังกะสีออกจากบ่อเชื่อมและ-บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนตั้งแต่แรก โดยทั่วไปพื้นที่เคลียร์จะขยายออกไปเป็นระยะทางสั้นๆ จากขอบรอยต่อของท่อและหน้าแปลนหรือข้อต่อใดๆ ที่เชื่อมต่อกัน ไม่ใช่แค่หน้าเอียงทันที เนื่องจากโซนที่ได้รับผลกระทบความร้อน-จะขยายออกไปเลยแนวเชื่อม และสังกะสีที่ตกค้างอยู่ด้านนอกข้อต่อที่มองเห็นได้ยังคงระเหยเข้าไปในพื้นที่ภายใต้ความร้อนจากการเชื่อม

วิธีการกำจัดแต่ละวิธีมีข้อดีข้อเสียในทางปฏิบัติ การเจียรทำได้รวดเร็วและควบคุมได้ แต่ทำให้เกิดฝุ่นสังกะสี-ที่ภาระหนัก ซึ่งต้องใช้มาตรการป้องกันควัน/ฝุ่นเช่นเดียวกับการเชื่อม การทำความสะอาดด้วยเปลวไฟจะเผาสารเคลือบออกโดยใช้-การผ่านคบเพลิงที่มีความเข้มข้นต่ำก่อนที่จะเริ่มการเชื่อม มีประโยชน์กับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า-ซึ่งการบดเส้นรอบวงทั้งหมดนั้นใช้เวลานาน- แต่ยังคงปล่อยควันของซิงค์ออกไซด์ออกมาในระหว่างการทำความสะอาด ดังนั้นข้อกำหนดในการระบายอากาศจึงไม่หายไปเพียงเพราะส่วนโค้งการเชื่อมยังไม่เริ่มต้น

สำหรับท่อชุบสังกะสีที่สูงกว่า DN100 ประมาณนั้น วิธีการต่อแบบกลไก - การเชื่อมต่อแบบหน้าแปลน ข้อต่อแบบร่อง/แบบกลไก หรือ-ข้อต่อแบบอัด - มักถูกระบุแทนการเชื่อมแบบสนาม และเหตุผลจะเชื่อมโยงกลับโดยตรงกับ-ภาระการถอดและซ่อมแซมการเคลือบที่อธิบายไว้ข้างต้น ข้อต่อ DN100+ มีเส้นรอบวงเคลือบขนาดใหญ่เพื่อลอก เชื่อม และซ่อมแซม และช่องว่างใดๆ ในการซ่อมแซมนั้นเป็นช่องว่างในการป้องกันการกัดกร่อนบนข้อต่อที่มักจะตรวจสอบหรือเคลือบซ้ำ-ได้ยากเมื่อระบบเปิดให้บริการ ข้อต่อเชิงกลหลีกเลี่ยงการรบกวนการเคลือบเลยในบริเวณข้อต่อ - ไม่ต้องเจียร ไม่มีการเชื่อม ไม่มีการเคลือบซ่อมแซม - ซึ่งจะขจัดความเสี่ยงทุกประเภทที่อธิบายไว้ข้างต้น แทนที่จะจัดการมัน นี่ไม่ใช่เรื่องของข้อกำหนดด้านโค้ดในเขตอำนาจศาลส่วนใหญ่ แต่เป็นเรื่องของการจัดการความเสี่ยงในทางปฏิบัติมากกว่าเมื่อพื้นที่การลอกเคลือบ-มีขนาดใหญ่พอที่จะรับประกันการซ่อมแซมที่สม่ำเสมอโดยสมบูรณ์ได้ยากกว่า

เมื่อรอยต่อถูกเชื่อม พื้นที่ที่ถูกกราวด์หรือเผาเปล่า - พร้อมด้วยขอบเชื่อม - จะถูกทิ้งไว้โดยไม่มีการป้องกันการกัดกร่อน เว้นแต่จะมีการซ่อมแซมโดยเจตนา สิ่งนี้มีความสำคัญมากกว่าที่ปรากฏในตอนแรก: สังกะสีปกป้องเหล็กเปลือยที่อยู่ติดกันส่วนหนึ่งผ่านการกระทำแบบบูชายัญ (กัลวานิก) โดยที่สังกะสีจะกัดกร่อนได้ดีกว่าและปกป้องพื้นที่ขนาดเล็กในบริเวณใกล้เคียงของเหล็กที่ถูกเปิดโล่ง การป้องกันนั้นมีช่วงประสิทธิภาพที่จำกัด - ซึ่งใช้ได้กับรูเข็มและความเสียหายเล็กน้อยจากการเคลือบ ไม่ใช่เหล็กเปลือยที่มีรอยเชื่อมเต็มจำนวน หากไม่ได้รับการซ่อมแซม บริเวณรอยเชื่อมจะกลายเป็นจุดแรกของการกัดกร่อนในระบบ ซึ่งบ่อนทำลายเหตุผลที่ระบุท่อชุบสังกะสีตั้งแต่แรก

การซ่อมแซมมาตรฐานใช้-สารประกอบที่อุดมด้วยสังกะสี - ไม่ว่าจะเป็นสารประกอบชุบสังกะสีแบบเย็นที่ใช้แปรงหรือสเปรย์ หรือในบางกรณี-การพ่นโลหะสังกะสีด้วยความร้อนเพื่อ-การใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า - สร้างขึ้นเพื่อให้มีความหนาของฟิล์มแห้งเทียบได้กับการเคลือบแบบจุ่มร้อน-โดยรอบ ซึ่งมักจะเคลือบหลายชั้นเพื่อให้ได้ความหนาที่เพียงพอในการผ่านครั้งเดียว นี่ไม่ใช่การตกแต่งที่สวยงาม-ด้วยสีที่เข้ากัน กำลังฟื้นฟูชั้นป้องกันการเสียสละที่เกิดขึ้นจริง และการซ่อมแซมที่ใช้บางเกินไปหรือมีการเตรียมพื้นผิวที่ไม่ดีอยู่ข้างใต้จะล้มเหลวก่อนที่การเคลือบเดิมของท่อที่เหลือจะล้มเหลว

คุณภาพการเชื่อมที่สม่ำเสมอบนท่อชุบสังกะสีถูกควบคุมในห้าพื้นที่ โดยแต่ละจุดจะจัดการกับจุดที่แตกต่างกันซึ่ง-ความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับสังกะสีข้างต้นอาจผิดพลาดได้

คุณสมบัติช่างเชื่อมและความต่อเนื่องการเชื่อมท่อชุบสังกะสีอย่างถูกต้องจำเป็นต้องมีการควบคุมอินพุตความร้อนและความเร็วในการเคลื่อนที่ที่เข้มงวดกว่าการเชื่อมข้อต่อเหล็กเปลือยที่เทียบเท่ากัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อจำกัดปริมาณสังกะสีที่ระเหยทั้งด้านหน้าและรอบๆ สระเชื่อม ทีมงานควรมีคุณสมบัติตามขั้นตอนที่สะท้อนถึง - นี้ ไม่ใช่เพียงการรับรองการเชื่อมทั่วไป - และได้รับการตรวจสอบผ่านการทดสอบภาคปฏิบัติภายใต้เงื่อนไขของสถานที่ปฏิบัติงานที่เป็นตัวแทนก่อนที่จะได้รับอนุญาตให้ทำงานได้ การรักษาทีมงานคนเดิมไว้ในโครงการจะช่วยลดความแปรปรวนที่มาจากช่างเชื่อมที่-เรียนรู้การปรับเปลี่ยนเหล่านี้ระหว่างทำงาน

การจัดการวัสดุฟิลเลอร์อิเล็กโทรดที่เคลือบฟลักซ์-จะดูดซับความชื้นจากความชื้นโดยรอบ และความชื้นในสารเคลือบอิเล็กโทรดนั้นแยกจากกัน แต่มีความเสี่ยงในการผสม - ซึ่งก่อให้เกิดไฮโดรเจน-เกิดการแตกร้าวในแนวเชื่อม โดยไม่ขึ้นอยู่กับสิ่งใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับสังกะสี- วัสดุสิ้นเปลืองควรมาจากซัพพลายเออร์ที่มีใบรับรองวัสดุครบถ้วน เก็บและอบที่อุณหภูมิควบคุมตามขั้นตอนที่เกี่ยวข้อง และออกในปริมาณที่เหมาะกับการใช้งานประมาณครึ่ง-วัน เพื่อไม่ให้แท่งที่ไม่ได้ใช้เหลือไว้เพื่อดูดซับความชื้นบนพื้นโรงงาน การควบคุมนี้มีความสำคัญไม่น้อยกับงานสังกะสี เนื่องจากความพรุนจากไอสังกะสีและความพรุนของไฮโดรเจนจากวัสดุสิ้นเปลืองที่ชื้นสามารถรวมเข้าด้วยกันในแนวเชื่อมเดียวกัน

สภาพอุปกรณ์และการสอบเทียบเอาท์พุตที่แท้จริงของเครื่องเชื่อมต้องตรงกับการตั้งค่าที่แสดงไว้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงควรปรับเทียบมิเตอร์กระแสและแรงดันไฟฟ้าก่อนที่โปรเจ็กต์จะเริ่มต้น เนื่องจากการเชื่อมด้วยสังกะสีขึ้นอยู่กับการควบคุมอินพุตความร้อน-ที่แน่นกว่าการเชื่อมด้วยเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไป เครื่องจักรที่ไม่ได้รับการสอบเทียบ - หรือสายเชื่อมจะทำงานนานพอที่จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตกอย่างมีนัยสำคัญโดยไม่มีการปรับพารามิเตอร์ที่สอดคล้องกัน - จะบ่อนทำลายจุดรวมของการระบุกระแสและการควบคุมความเร็วการเคลื่อนที่-อย่างระมัดระวังในขั้นตอน

ระเบียบวินัยของกระบวนการขนาดร่องและความสะอาด (ยืนยันว่าได้ขจัดการเคลือบสังกะสีออกแล้ว ไม่ใช่แค่ทำให้มองเห็นสีเข้มขึ้น) ควรได้รับการตรวจสอบทันทีก่อนเริ่มการเชื่อม กระแส แรงดันไฟฟ้า และความเร็วในการเคลื่อนที่ต้องอยู่ภายในช่วงของกระบวนการที่ผ่านการรับรองตลอด ไม่ใช่แค่ที่จุดเริ่มต้นของข้อต่อ เนื่องจากการเคลื่อนไปทางความร้อนที่สูงกว่าจะทำให้สังกะสีกลายเป็นไอมากขึ้น และ-โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่กว้างขึ้น การผ่านของรากสมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ เนื่องจากรากอยู่ใกล้กับสังกะสีที่ตกค้างอยู่อีกด้านของข้อต่อมากที่สุด และเป็นที่ที่ความพรุนมักเกิดขึ้น การเชื่อมหลาย-ควรถูกสร้างขึ้นในชั้นบางๆ ที่มีการควบคุม แทนที่จะสร้างการเชื่อมหนักจำนวนเล็กน้อย สำหรับข้อต่อที่เป็นผลตามมาที่สูงกว่า- การตรวจสอบด้วยภาพควรได้รับการสนับสนุนจากการทดสอบแบบไม่-แบบทำลายที่เหมาะสมกับบริการ - การทดสอบด้วยภาพรังสีหรืออัลตราโซนิกสำหรับแรงดันวิกฤตหรือข้อต่อโครงสร้าง อย่างน้อยที่สุดสำหรับตัวอย่างที่เป็นตัวแทนของการทำงาน

สภาพแวดล้อมอุณหภูมิโดยรอบ ความชื้น และความเร็วลมที่ตำแหน่งรอยเชื่อมล้วนส่งผลต่อคุณภาพการเชื่อมโดยไม่ขึ้นกับปัญหาสังกะสี - ลมรบกวนการป้องกัน ความชื้นส่งผลต่อการดูดไฮโดรเจนในสระเชื่อมและในวัสดุสิ้นเปลืองที่เก็บไว้ และอุณหภูมิโดยรอบที่เย็นจะเปลี่ยนอัตราการทำความเย็น และด้วยเหตุนี้ ความเสี่ยงของการแตกร้าวในโซนที่ได้รับผลกระทบ-ความร้อน หากสิ่งเหล่านี้อยู่นอกขอบเขตที่ระบุไว้ของขั้นตอนที่ผ่านการรับรอง การตอบสนองที่ถูกต้องคือการเลื่อนงานออกไป ไม่ใช่การเชื่อมอีกต่อไป และอาศัยการตรวจสอบเพื่อตรวจจับปัญหาในภายหลัง