การเชื่อมท่อเหล็กชุบสังกะสี – คุณสมบัติทางเทคโนโลยี

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ท่อเหล็กชุบสังกะสีเป็นวิธีการหลักในการสร้างระบบจ่ายน้ำในบ้านและอาคารอุตสาหกรรม การเชื่อมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวางระบบท่อ

แม้ในสถานที่ที่ไม่สามารถเชื่อมต่อด้วยวิธีเชื่อมได้เนื่องจากข้อจำกัดในการติดตั้ง ก็ยังมีการเชื่อมปลายเกลียวเข้ากับชิ้นส่วนเครือข่ายก่อนการติดตั้ง เพื่อให้สามารถเชื่อมต่อกันในภายหลังได้

เพื่อยืดอายุการใช้งานของระบบท่อน้ำและท่อก๊าซ จึงมีการใช้ท่อเคลือบสังกะสีเพื่อป้องกันการกัดกร่อน การติดตั้งท่อเคลือบสังกะสีนั้นไม่มีปัญหา แต่การเชื่อมท่อเหล็กชุบสังกะสีมีลักษณะเฉพาะหลายประการที่ต้องพิจารณาในระหว่างการประกอบ

เพื่อให้เข้าใจสาระสำคัญของกระบวนการนี้ เรามาพิจารณาดูว่าท่อเหล็กชุบสังกะสีคืออะไรกันก่อน

การชุบสังกะสีโลหะเป็นวิธีการป้องกันการกัดกร่อน

การเคลือบป้องกันผลิตภัณฑ์เหล็กมีการใช้งานมาเป็นเวลานานแล้วเนื่องจากโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและทนต่อการกัดกร่อนมีราคาแพงเกินกว่าจะนำมาผลิตเป็นชิ้นส่วนตันได้ นอกจากนี้ คุณสมบัติด้านความแข็งแรงของชิ้นงานเหล่านั้นยังค่อนข้างต่ำ จึงมีการใช้การชุบดีบุกหรือชุบทองแดงเพื่อสร้างฟิล์มป้องกัน

การชุบสังกะสีได้รับความนิยมเนื่องจากสังกะสีมีคุณสมบัติในการยึดเกาะกับเหล็กได้ดีกว่า จุดหลอมเหลวของโลหะชนิดนี้อยู่ที่ 900–920 องศาเซลเซียส^โอเมื่ออยู่ในสถานะของเหลวและนำไปทาลงบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์เหล็ก จะเกิดเป็นฟิล์มป้องกันที่ทนทานหนาหลายไมครอน ซึ่งสามารถต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ปัจจุบันมีวิธีการเคลือบสารป้องกันหลักๆ อยู่ 3 วิธี ได้แก่:

1. การชุบด้วยไฟฟ้าแบบกัลวานิก ไอออนของสังกะสีจะถูกตกตะกอนลงบนพื้นผิวของชิ้นส่วนเหล็กที่เชื่อมต่อกับขั้วไฟฟ้าตรงข้ามในอ่างกัลวานิก ไอออนเหล่านี้จะยึดติดกับพื้นผิวของชิ้นส่วนอย่างแน่นหนา ทำให้เกิดฟิล์มป้องกันที่แทบจะทำลายไม่ได้ ความหนาของชั้นป้องกันสามารถควบคุมได้ด้วยเวลาในการดำเนินการ ทำให้สามารถใช้โลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่มีราคาแพงได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสังกะสี

2. การพ่นเป็นวิธีการที่ใช้ปืนพ่นโลหะแบบพิเศษในการพ่นสารที่พ่นลงบนพื้นผิว ซึ่งจะทำให้สารนั้นละลาย จากนั้นสารดังกล่าวจะถูกพ่นเป็นแรงดันสูงลงบนพื้นผิว ทำให้เกิดชั้นเคลือบป้องกัน

ผลลัพธ์ที่ได้คือ ชั้นป้องกันที่ทนทานซึ่งประกอบด้วยวัสดุที่ไม่ทำปฏิกิริยากับสารเคมีจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวที่ต้องการปกป้อง วิธีนี้สะดวกต่อการใช้งานภาคสนาม ณ สถานที่ติดตั้ง

3. การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน กระบวนการนี้ใช้ในสายการผลิตที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ โดยท่อจะถูกจุ่มลงในอ่างโลหะหลอมเหลวอย่างสมบูรณ์ เมื่อสิ้นสุดกระบวนการ การปั่นเหวี่ยงจะกำจัดชั้นเคลือบป้องกันส่วนเกินออกจากพื้นผิว

เมื่อใช้วิธีใดวิธีหนึ่งในการเคลือบผิวป้องกัน จะต้องทำความสะอาดพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการเคลือบให้ปราศจากคราบไขมันอย่างทั่วถึง

ความหนาของชั้นมีตั้งแต่ 2 ถึง 150 ไมครอน

การเชื่อมต่อแบบเชื่อม

การเชื่อมต่อท่อประเภทนี้ในระหว่างการติดตั้งระบบทำความร้อน ระบบน้ำประปา และระบบแก๊ส เป็นข้อกำหนดที่ระบุไว้ในเอกสารข้อบังคับหลายฉบับ หนึ่งในนั้นคือ SNiP 3.05.01-85 “ระบบสุขภัณฑ์และระบบทางเทคนิคภายในอาคาร”

วิดีโอ

การเชื่อมท่อเหล็กชุบสังกะสี 1

ในการเชื่อมท่อเหล็กชุบสังกะสี มาตรฐาน SNiP (Building Norms and Regulations) ที่กล่าวถึงข้างต้น กำหนดให้ต้องปฏิบัติตามมาตรฐานหลายประการที่กำหนดลำดับการใช้งานวัสดุและควบคุมกระบวนการทำงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในการเชื่อมท่อเหล็กชุบสังกะสี มาตรฐาน GOST 16037-80 กำหนดเกี่ยวกับการใช้รอยเชื่อมบางประเภท รูปทรงและลักษณะการออกแบบของรอยเชื่อม และข้อกำหนดอื่นๆ

สำหรับการเชื่อมด้วยเปลวไฟแก๊ส ให้ใช้ลวดเชื่อมแบบมีฉนวนหุ้มในตัว รุ่น Sv 15GSTYUTSA ซึ่งมีส่วนผสมของซีลีเนียม ขนาดลวดมีตั้งแต่ 0.8 ถึง 1.2 มม.

นอกจากนี้ยังสามารถเชื่อมท่อเหล็กชุบสังกะสีโดยใช้ลวดเชื่อมที่มีส่วนประกอบของแคลเซียมฟลูออไรด์หรือรูไทล์ในสารเคลือบได้ โดยเลือกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตามความหนาของผนังชิ้นส่วนที่เชื่อม โดยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดไม่เกิน 3 มิลลิเมตร

การก่อสร้างเครือข่ายท่อส่งต้องมีการประกอบชิ้นส่วนล่วงหน้าเป็นบล็อก โดยบางส่วนของงานจะดำเนินการที่โรงงานซึ่งดำเนินการขั้นตอนการประกอบล่วงหน้าหลายขั้นตอน นอกจากนี้ ข้อกำหนดยังกำหนดให้ใช้เครื่องดูดอากาศเฉพาะจุดเพื่อกำจัดผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ของสารเคลือบสังกะสี ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพ

วิดีโอ

วิธีการเจาะเข้าไปในท่อเหล็กชุบสังกะสี

กระบวนการเชื่อมท่อเหล็กชุบสังกะสีจำเป็นต้องลอกสารเคลือบป้องกันออกจากพื้นผิวในระยะ 30-40 มิลลิเมตรจากปลายท่อ หลังจากทำการเชื่อมเสร็จแล้ว ต้องทำการเคลือบป้องกันการกัดกร่อนที่รอยต่ออีกครั้ง

เพื่อจุดประสงค์นี้ จึงมีการใช้ส่วนผสมสีพิเศษ ซึ่งประกอบด้วยผงสังกะสีที่กระจายตัวอย่างละเอียด 95% และมีสารยึดเกาะสังเคราะห์ในรูปของเรซินอีพ็อกซี ยางสังเคราะห์ หรือโพลีสไตรีน

การต่อท่อน้ำและท่อก๊าซที่มีการเคลือบสังกะสีป้องกัน (และไม่มีการเคลือบ) ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 25 มม. ควรทำโดยการซ้อนทับ โดยที่ปลายด้านหนึ่งจะต้องขยายออกก่อน

ในการเชื่อมโลหะ ปลายท่อที่เป็นเกลียว เช่น หน้าหน้าแปลน จำเป็นต้องได้รับการปกป้องจากหยดโลหะร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเชื่อม

วิดีโอ

ข้อบกพร่องต่อไปนี้เป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ในการเชื่อม:

• เปลือกหอย;
• รอยแตก;
• การตัดใต้
• รูขุมขน;
• หลุมอุกกาบาตที่ยังไม่ได้เชื่อม
• รอยไหม้และรอยรั่วของโลหะ

การทดสอบรอยเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิค หากไม่ได้ใช้งาน จะตรวจสอบความสมบูรณ์ของระบบโดยการอัดแรงดันเข้าไปในระบบด้วยแรงดันระดับหนึ่ง

ได้มีการพัฒนาวิธีการเชื่อมต่อแผ่นโลหะชุบสังกะสีด้วยวิธีการเชื่อม โดยใช้ฟลักซ์สารนี้ช่วยในการสร้างชั้นที่มีความหนืดและไม่สามารถซึมผ่านอากาศได้ ซึ่งช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชัน (การไหม้) ของชั้นเคลือบสังกะสี

น้ำยาประสานสำหรับการเชื่อมท่อเหล็กชุบสังกะสีจะถูกทำให้เป็นของเหลวและทาลงบนรอยต่อ ในระหว่างกระบวนการเชื่อม น้ำยาประสานจะละลายและเคลือบพื้นที่เชื่อมด้วยชั้นบาง ๆ ป้องกันไม่ให้ชั้นสังกะสีหลุดลอกและไหม้

เมื่อใช้ฟลักซ์ อาจเกิดความเสียหายต่อชั้นป้องกันได้หากใช้ฟลักซ์ร่วมกับวิธีการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน

สิ่งนี้เป็นไปได้ด้วยการเบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อยจากข้อกำหนดของกระบวนการทางเทคโนโลยีในระหว่างการเคลือบหรือการเชื่อม

สารฟลักซ์ที่เข้าไปภายในท่อไม่เป็นอันตราย เนื่องจากละลายในน้ำได้ง่ายและจะถูกชะล้างออกไปในระหว่างขั้นตอนการทดสอบแรงดันของท่อ

มีวิธีการเชื่อมต่อท่อเหล็กชุบสังกะสีวิธีหนึ่งที่เรียกว่า การเชื่อมและการบัดกรีในกระบวนการนี้จะใช้แท่งตัวเติม ซึ่งประกอบด้วยธาตุต่างๆ เช่น สังกะสี ทองแดง ซิลิคอน และดีบุก โดยมีเทคโนโลยีการผลิตดังต่อไปนี้:

• ปลายทั้งสองข้างจะถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิหลอมเหลวของแท่งเติม ซึ่งอยู่ที่ 900–950 องศาเซลเซียส^โอ;
• วางแท่งเชื่อมไว้ระหว่างขอบมุมลบเหลี่ยมของชิ้นส่วนที่จะเชื่อม
• มีการเทสารประสานลงบนรอยต่อในลักษณะที่สารประสานปกคลุมพื้นผิวในระยะห่างไม่เกิน 20 มิลลิเมตรทางด้านข้างของรอยต่อ
• สารเติมแต่งจะถูกให้ความร้อนด้วยไฟฉายจนละลายหมด ทำให้เกิดการเชื่อมต่อที่แข็งแรงระหว่างท่อโดยไม่ทำลายชั้นเคลือบสังกะสี

เส้นผ่านศูนย์กลางของแท่งเติมจะถูกกำหนดจากอัตราส่วน:

• สำหรับผนังที่มีความหนาน้อยกว่า 10 มม. ดี = 0.5เอส + 1, ที่ไหน

ดี - เส้นผ่านศูนย์กลางของแท่งสำหรับสารเติมแต่ง;

เอส - ความหนาของผนังท่อ;

• สำหรับท่อที่มีความหนาของผนังมากกว่า 10 มม. อัตราส่วนจะมีรูปแบบดังนี้:

ดี = 0.5เอส

สำหรับการลบคมปลายท่อในพื้นที่ปฏิบัติงาน จะใช้อุปกรณ์เฉพาะทาง คือ เครื่องตัดแบบวงโคจร ซึ่งสามารถติดตั้งเครื่องตัดเปลวไฟเพื่อตัดชิ้นส่วนดังกล่าวได้

สำหรับท่อเหล็กชุบสังกะสี สามารถใช้หัวตัดแบบกลไกได้ โดยทำการตัดด้วยใบมีดตัดหรือใบมีดกัด โดยวางตำแหน่งและยึดเครื่องมือเข้ากับท่อโดยตรง

มาตรการความปลอดภัยที่จำเป็น

ขั้นตอนการเชื่อมท่อเหล็กชุบสังกะสีนั้นต้องให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยในระหว่างการทำงาน ไอระเหยของสังกะสีที่ปล่อยออกมาในระหว่างการเชื่อมมีพิษร้ายแรง ดังนั้นการกำจัดไอระเหยออกจากบริเวณนั้นจึงเป็นสิ่งจำเป็น

วิดีโอ

วิธีการเชื่อมท่อเหล็กชุบสังกะสีด้วยแก๊สอย่างถูกต้อง

ด้วยเหตุนี้ จึงมีการใช้ระบบดูดอากาศประสิทธิภาพสูงในแต่ละสถานีเชื่อม ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยอื่นๆ ระบุไว้ในคำแนะนำที่เกี่ยวข้องและเป็นข้อบังคับ

การเชื่อมท่อเหล็กชุบสังกะสีเป็นวิธีที่นิยมใช้มากที่สุดในการต่อท่อเหล็ก เนื่องจากมีความน่าเชื่อถือและทนทาน สิ่งสำคัญที่ควรจำไว้คือ การเชื่อมต้องได้รับการป้องกันการกัดกร่อนเป็นพิเศษโดยใช้สีที่มีส่วนผสมของสังกะสี