Якість зварних швів при гарячому цинкуванні: дефекти, причини та як уникнути

Якість зварних швів: ключовий фактор успішного гарячого цинкування металу

Гаряче цинкування — один із найефективніших методів антикорозійного захисту сталевих конструкцій. Цей процес забезпечує довговічність металевих виробів у складних експлуатаційних умовах. Однак якість гарячого цинкування значною мірою залежить від стану зварних швів. Навіть невеликі дефекти зварювання можуть призвести до серйозних проблем: неповного покриття, пухирів, відшарування цинку чи навіть руйнування захисного шару під час експлуатації.

У цій статті ми детально розглянемо, як якість зварних швів впливає на результат гарячого цинкування, які дефекти найчастіше виникають і як їх уникнути. Матеріал підготовлено для фахівців металургійної галузі, конструкторів, технологів та всіх, хто прагне досягти максимальної якості антикорозійного захисту.

Що таке гаряче цинкування і чому підготовка поверхні критична?

Гаряче цинкування (або гаряче оцинкування) — це процес занурення сталевих виробів у розплавлений цинк при температурі 440–460 °C. Утворюється міцний металургійний зв’язок між цинком і сталлю, що забезпечує катодний захист і бар’єрний ефект.

Для якісного покриття поверхня металу повинна бути ідеально чистою та хімічно активною. Перед цинкуванням виріб проходить етапи:

• знежирення;
• травлення в соляній кислоті;
• флюсування;
• сушіння.

Будь-які забруднення, пори чи нерівності на поверхні, особливо в зоні зварних швів, порушують цей процес і призводять до дефектів цинкового покриття.

Основні дефекти зварних швів, що впливають на цинкування

Зварні шви — найвразливіша зона конструкції під час гарячого цинкування. Типові дефекти:

1. Пори та газові включення Під час зварювання в шві можуть утворюватися мікропори, заповнені газами або шлаком. При зануренні в розплавлений цинк ці гази розширюються і «вибухають», утворюючи кратери, незахищені ділянки або пухирі на покритті.
2. Тріщини та непровари Тріщини накопичують травильний розчин і флюс. Під час цинкування ці речовини випаровуються, руйнуючи суцільність покриття. Непровари створюють щілини, куди цинк не проникає.
3. Надлишковий пригар, бризки та шлак Залишки зварювальних матеріалів ускладнюють травлення і флюсування, призводячи до «чорних плям» — ділянок без цинкового покриття.
4. Нерівності та надлишковий метал шва Високі грати шва або підрізи створюють зони, де цинк стікає нерівномірно, утворюючи потовщення або тонкі ділянки.

Як дефекти зварних швів впливають на якість гарячого цинкування

1. Неповне покриття (чорні плями) Найпоширеніша проблема. Залишки шлаку або флюсу в шві перешкоджають реакції цинку зі сталлю. Результат — оголені ділянки, що швидко кородують.
2. Пухирі та здуття Газові включення в шві викликають локальні «вибухи» під час занурення. Цинк відшаровується, утворюючи порожнини.
3. Надмірна товщина покриття в зоні шва Нерівності шва призводять до накопичення цинку в западинах, що погіршує зовнішній вигляд і може порушувати геометрію конструкції.
4. Зниження адгезії цинкового шару Тріщини та пори порушують металургійний зв’язок, роблячи покриття крихким і схильним до відшарування під механічними навантаженнями.

За стандартами ДСТУ EN ISO 1461 та ASTM A123 дефекти, спричинені поганим зварюванням, вважаються відповідальністю виготовлювача конструкції, а не цинкувального заводу.

Вплив хімічного складу сталі на якість цинкування зварних швів: реактивність сталі та крива Санделіна

Реактивність сталі — один із ключових, але часто недооцінених факторів, що впливають на якість цинкового покриття в зоні зварних швів. Хімічний склад сталі (зокрема вміст кремнію Si та фосфору P) визначає швидкість реакції з розплавленим цинком і товщину інтерметалідних шарів.

- Крива Санделіна (Sandelin curve): Залежність товщини покриття від вмісту Si.

- Зона низької реактивності (Si < 0,03% та Si + P < 0,09%): Тонке, гладке покриття (80–120 мкм), ідеальне для зварних швів.

- Пік Санделіна (Si 0,03–0,12%): Надмірна реакція, товсте сіре покриття (до 200+ мкм), крихке в швах, схильне до відшарування.

- Зона Sebisty (Si > 0,12–0,25%): Знову нормальна реакція.

- Висока реактивність (Si > 0,25%): Дуже товсте, нерівне покриття, ризики пухирів у швах.

Зварні шви особливо чутливі, бо присаджувальні матеріали можуть змінювати локальний склад (додатковий Si з електродів/дротів). У Україні багато сталей (наприклад, S235, S355 з вітчизняного прокату) потрапляють у пік Санделіна, що призводить до проблем.

Рекомендації від ТОВ АЛІАС УКРАЇНА (унікальний досвід):

- Вимагаємо від постачальників сертифікати з точним Si та P.

- Для реактивних сталей застосовуємо ванни з добавками (Ni, Al, Bi) — зменшуємо товщину та покращуємо адгезію на 30–50%.

- Тестове цинкування зразків швів перед серією (наша практика з 2015 року).

Це дозволить уникнути 70% дефектів, пов'язаних із реактивністю, яких не компенсує навіть ідеальне зварювання.

Рекомендації щодо забезпечення високої якості зварних швів перед гарячим цинкуванням

Щоб уникнути проблем, дотримуйтесь таких правил:

1. Вибір правильного методу зварювання
• Напівавтоматичне зварювання в захисних газах (MIG/MAG) дає чистіші шви з меншою кількістю пор порівняно з ручним дуговим.
• Уникайте зварювання під флюсом без подальшого ретельного очищення.
2. Контроль параметрів зварювання
   • Оптимальний режим для зменшення порожнин.
   • Використання низьководневих електродів або дротів.
3. Механічна обробка швів
   • Зачищення гратів, бризок і шлаку.
   • Шліфування нерівностей для отримання гладкої поверхні.
4. Конструктивні рішення
   • Передбачати вентиляційні та дренажні отвори в закритих профілях.
   • Уникати перетинів швів у важкодоступних місцях.
   • За ДСТУ EN ISO 1461 та практикою переривчасті шви дійсно проблемні через накопичення розчинів — краще рекомендувати суцільні герметичні шви.
5. Контроль якості зварювання
   • Візуальний контроль.
   • Ультразвуковий або рентгенівський контроль для відповідальних конструкцій.
   • Перевірка на відсутність пор і тріщин перед відправкою на цинкування.
6. Співпраця з цинкувальним заводом
   • Консультація технологів цинкування на етапі проєктування.
   • Надання зразків для тестового цинкування.

Висновок

Якість зварних швів — один із вирішальних факторів, що визначає довговічність і надійність гарячеоцинкованих конструкцій. Навіть ідеальний процес цинкування не компенсує дефекти зварювання. Інвестиції в якісне зварювання, контроль і підготовку поверхні окупаються значно довшим терміном служби виробів, зменшенням рекламацій і підвищенням репутації виробника.

Дотримання рекомендацій, описаних у статті, дозволить досягти стабільно високої якості цинкового покриття та уникнути типових дефектів. Якщо ви плануєте гаряче цинкування металоконструкцій — починайте з контролю зварних швів. Це запорука успіху.

Поширені запитання (FAQ)

1. Чи допускаються переривчасті зварні шви при гарячому цинкуванні?

Не рекомендуються і в більшості випадків призводять до дефектів. Вони накопичують травильні розчини та флюс, що призводить до вибухів і дефектів покриття. Шви повинні бути суцільними та герметичними відповідно до ДСТУ EN ISO 1461.

2. Які дефекти зварних швів найчастіше призводять до браку цинкування?

Пори, тріщини, непровари, залишки шлаку та бризки. Ці дефекти викликають чорні плями, пухирі, відшарування та неповне покриття.

3. Чому після цинкування на зварних швах з’являються чорні плями?

Через залишки шлаку, окалини або флюсу в шві, які перешкоджають реакції цинку зі сталлю. Потрібне ретельне механічне зачищення швів перед цинкуванням.

4. Як правильно підготувати зварні шви до гарячого цинкування?

Зачистити грати, бризки та шлак механічно (шліфування або дробеструйна обробка). Шви повинні бути рівними, без пор і тріщин. Рекомендується напівавтоматичне зварювання MIG/MAG.

5. Чи потрібні вентиляційні та дренажні отвори в конструкціях зі зварними швами?

Так, обов’язково в закритих профілях. Без отворів можливі вибухи газів під час занурення та неповне покриття внутрішніх поверхонь.

6. Який метод зварювання найкращий для подальшого цинкування?

Напівавтоматичне зварювання в захисних газах (MIG/MAG) — воно дає мінімальну кількість пор і шлаку порівняно з ручним дуговим зварюванням.

7. Як перевірити якість цинкового покриття на зварних швах?

Візуально (відсутність пухирів, тріщин, чорних плям), вимірюванням товщини магнітним товщиноміром та тестом на адгезію відповідно до ДСТУ EN ISO 1461.

Додаткова інформація та консультації

За детальними консультаціями щодо підготовки зварних швів, технологій гарячого цинкування, контролю якості чи індивідуальних рішень для ваших проєктів — просимо звертатися до кваліфікованих спеціалістів компанії АЛІАС УКРАЇНА.

Ми маємо багаторічний досвід у сфері антикорозійного захисту та готові надати професійну підтримку на всіх етапах — від проєктування до готового виробу. Наші послуги доступні для замовників з Львова, Києва, Черкас, Запоріжжя, Дніпра, Харкова, Полтави, Кременчука, Одеси а також з будь-якого регіону України.

Статтю підготував технолог ТОВ АЛІАС УКРАЇНА, досвід у галузі 15+ років.