浅谈 仪表风镀锌钢管施工质量控制

浅谈 仪表风镀锌钢管施工质量控制

1.重庆市中平建设工程咨询有限公司 重庆市渝北区 401120 2.中石化宁波 工程有限公司 浙江宁波 315207

摘 要：本文简要介绍镀锌钢管的特点、常用连接方式；分析了影响焊接接头质量和作业人员健康的因素。当必须采用焊接形式时，应首先坡口周边30mm范围内（内、外表面）存在的镀锌层，对去除镀锌层的方法进行了比较，同时提出禁止采用采用气割烧蚀+砂轮打磨方法去除镀锌层的错误做法。镀锌钢管的基层大多是碳钢，焊接性良好，通过技术交底、采取合理的工艺措施和严格的质量检查，仪表风镀锌钢管施工质量是可以得到保证的。

关键词：仪表风；镀锌钢管；施工质量；控制

前言

仪表风通常也称净化风，生产实际使用中是露点低于-40℃，经过脱水、除油、过滤净化后纯净度比较高的压缩空气。仪表风管道一般采用20#镀锌钢管或304不锈钢管。建设单位在考虑建设投资额时往往选择采用20#镀锌钢管。仪表风镀锌钢管的施工质量是保证仪表风纯净度的重要一环。

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2. 镀锌钢管的特点

镀锌钢管分为冷镀锌钢管、热镀锌钢管，冷镀锌钢管已被禁用。

热镀锌钢管基体与熔融的镀液发生复杂的物理、化学反应，形成耐腐蚀的结构紧密的锌一铁合金层。合金层与纯锌层、钢管基体融为一体，故其耐腐蚀能力强。国际上发达国家开始开发新型管材，并陆续禁用镀锌管。中国建设部等四部委也发文明确从2000年起禁用镀锌管作为供水管。热镀锌钢管在消防、电力、石油和化工和高速公路上仍广泛的使用。

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3. 镀锌钢管常用连接方式

管径小于或等于100mm的镀锌钢管一般采用螺纹连接(见图1)；管径大于100mm的镀锌钢管应采用法兰(见图2)或卡箍式(见图3)专用管件连接，采用镀锌钢管与法兰的焊接处应二次镀锌。当必须采用焊接时，焊缝及周边区域内外表面均应进行防腐处理，管径小，不利于内部防腐的，不宜采用焊接形式连接。

图1：螺纹连接 图2：法兰连接 图3：卡箍连接

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4. 镀锌钢管焊接的难点及危害

仪表风管道一般采用20#镀锌钢管，钢管基材是20钢，其可焊性较好，可采用的焊接方法有：焊条电弧焊（SMAW）、氩弧焊（GTAW）、二氧化碳气体保护焊（GMAW）、埋弧自动焊（SAW）；实践中发现有以下几点难点和危害：

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2. 镀锌钢管镀锌层一般在20um厚，在焊接过程中，熔化的锌浮在熔池表面或位于焊缝根部。由于锌熔点远远低于铁，熔池中的铁首先结晶，液态锌会沿晶界渗入其中，导致晶间结合变弱。而且锌与铁可形成金属间脆性化合物，进一步降低了焊缝金属塑性，在拉应力作用下易沿晶界裂开，而产生裂纹^[1]。

3. 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。

4. 焊接镀锌管时，要使金属熔化，其温度已超过1500℃，表面的Zn在如此高温下与O2发生反应生成ZnO，ZnO为细微颗粒，呈白色烟雾状。直径约为0.2～1um的ZnO微细颗粒可以进人细支气管及肺泡内，吸入量达到1mg／kg将引起ZnO中毒；吸入40mg Zn即可发病，吸人80mg Zn以后，有明显症状^[2]。

5. 由此可见，坡口周边30mm范围内（内、外表面）存在的镀锌层才是影响焊接质量和人员健康的重要因素。

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5. 去除内、外表面镀锌层的方法选择

当必须选择焊接时，焊接坡口内、外表面及受热区域内的镀锌层都应在焊接前清除干净，否则将影响焊接接头质量和作业人员健康安全，一般要求清除坡口周边20-30mm即可。

4.1当采用砂轮片+砂轮磨头组合方式，打磨去除镀锌层时，处理大直径镀锌管比较高效和灵活，当管件直径小于DN150mm时，去除内部镀锌层便不方便，管径越小生产效率越低；砂轮片（磨头）摩擦产生的高温会使镀锌层产生氧化、熔化、蒸发以至挥发出白色烟尘和蒸汽，影响作业人员健康安全。实践中为了降低成本和适当提高效率处理小直径镀锌管时，常采用砂轮片+合金钢磨头组合方式。使用合金钢磨头要注意以下两点：对打磨工技术水平无要求高；清除镀锌层时也清除部分基层碳钢，易造成接头处母材壁厚减薄。

4.2笔者在施工现场检查发现，施工人员采用气割烧蚀+砂轮打磨方法去除镀锌层(见图4)，工人师傅解释讲：这样即可以高效烧蚀镀锌层，又可以避免打磨时挥发出白色烟尘和蒸汽对人员健康造成影响。但他没有想到，这种方式严重的破坏了较大范围内的镀锌层，破坏了镀锌层的保护作用，会影响仪表风的纯净度，降低仪表风的品质。是不可取的加工形式，在施工中应被严格禁止采用。

图4：气割烧蚀后镀锌管件

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6. 焊接施工注意事项

5.1施工前进行技术交底，详细介绍：仪表风的作用和对纯净度的要求；镀锌钢管焊接的难点及对人身健康的危害；去除坡口周边30mm范围内（内、外表面）存在的镀锌层的方法选择及质量要求等。

5.2坡口加工前，尽量去除有危害的镀锌层，尽量使用机械加工形式加工坡口，保证坡口的尺寸和平整度。

5.3镀锌层打磨及焊接时，作业场地要求保持良好的通风。作业人员有胸闷、头痛、恶心等症状时立即停止作业。

5.4焊接方法尽量选择能量集中、热输入小的氩弧焊（GTAW），尽量采用全氩弧焊形式；当管件直径较大（DN≥150mm）、壁厚≥8mm时，也可采用氩弧焊打底，焊条电弧焊（SMAW）填充、盖面的组合形式。

5.5焊后立即打磨清理焊接接头，封堵管口。

5.6有工艺要求和施工条件的焊后应进行充氮气保护，减少内部焊道及周边母材发生锈蚀。

结语：仪表风管径小于或等于100mm的镀锌钢管一般采用螺纹连接；管径大于100mm的镀锌钢管应采用法兰或卡箍式专用管件连接，不宜采用焊接形式连接。当必须采用焊接时，坡口周边30mm范围内（内、外表面）存在的镀锌层才是影响焊接质量和人员健康的重要因素。镀锌钢管的基层大多是碳钢，焊接性良好，通过技术交底、采取合理的工艺措施和严格的质量检查，仪表风镀锌钢管施工质量是可以得到保证的。

参考文献：

[1]王敏，唐逸民，周萍.镀锌钢板电焊工艺性能[J]．上海交通大学学报，1992(2)：156～158

[2]司秀云，颜世义，张云新，苗廷虹.焊接镀锌管时不良反应的原因与防治[J]．工业卫生与职业病，2004年第30卷第6期：384

作者简介：马海军（1980-），男，辽宁.抚顺人，满族，工程师，大学专科，长期从事常规压力容器设计审批、压力容器、压力管道及环保设备的焊接工艺应用与改进工作。