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镀锌方管焊接区锌层烧损防护技术:低温钎焊材料的应用

文章编辑:华岐钢管厂-唐山华岐钢管有限公司 www.dxguan.cn   发布时间:2025-11-24

  镀锌方管在焊接过程中,其表面锌层极易因高温电弧热而发生烧损,导致焊缝区域出现裂纹、气孔等缺陷,并显著降低防腐性能。传统焊接方法面临锌层保护的严峻挑战,而低温钎焊技术通过采用低熔点钎料,有效控制了焊接热输入,为锌层防护提供了创新解决方案。以锡基、铜基为代表的低温钎焊材料,其熔点显著低于锌的沸点(约908°C),能够在焊接过程中最大限度地减少锌的蒸发和氧化锌夹渣的形成,从而在保证焊接接头机械性能的同时,确保镀锌方管焊缝区域的耐腐蚀性。该技术特别适用于薄壁(2mm以下)镀锌钢材的焊接,是提升镀锌结构件焊接质量与寿命的关键发展方向。

  锌层烧损的挑战与低温钎焊的原理

  镀锌方管焊接的核心难题源于锌的物理特性:其熔点约为419°C,沸点约为908°C。在传统电弧焊的高温(远高于锌的沸点)作用下,锌层会熔化、蒸发,产生大量氧化锌(ZnO)烟雾,并引发一系列问题。首先,蒸发的锌蒸气可能卷入熔池形成气孔;其次,锌与铁易形成Fe3Zn10等金属间脆性化合物,导致焊缝金属塑性下降,在拉应力作用下产生裂纹,此现象被称为“液体金属脆化”。低温钎焊技术则从原理上规避了这些风险。它采用熔点远低于母材(镀锌方管基体)的钎料(例如锡基或铜基钎料),在相对较低的温度下(例如锡基钎料可低至200-400°C)进行连接。这个过程母材不熔化,仅是钎料熔化并通过毛细作用填充接头间隙,与母材发生溶解和扩散而形成连接。因此,热输入大幅降低,锌层不会经历剧烈烧损,其完整性得以保持。

  关键低温钎焊材料及其特性

  适用于镀锌方管焊接防护的低温钎焊材料主要有以下几类:

  锡基钎料:这是软钎焊的典型代表。例如Sn-Zn、Sn-Ag、Sn-Cu等合金体系。这类钎料的熔点通常低于350°C(一些甚至可在200-300°C区间工作),远低于锌的沸点。它们能提供良好的润湿性和填缝能力。特别是含锌的锡基钎料(如SnZn20、SnZn52),其成分与镀锌层有较好的相容性,有助于形成耐腐蚀的焊缝。锡基钎焊过程无需使用侵蚀性助焊剂,且在惰性气体(如氩气)保护下,可实现自动化焊接,效率高。

  铜基钎料:常用于电弧钎焊(如MIG钎焊)。虽然其熔点(约950-1400°C)高于锡基钎料,但相对于传统碳钢焊丝已是较低温度。采用铜基焊丝(如铜硅合金)配合氩气保护,热输入量低,母材不熔化,锌的蒸发显著减少,焊缝耐腐蚀性能好(铜基焊缝本身也耐腐蚀)。这种方法得到的接头实际上是钎焊接头,机械性能和抗腐蚀性能能满足薄壁镀锌钢材的需求。

  这些低温钎料共同的特点是能显著降低焊接热输入,从而最大限度地保留镀锌层,避免焊接对镀锌管防腐性能的破坏。

  工艺要点与应用优势

  成功应用低温钎焊材料防护镀锌方管锌层,需关注以下工艺要点:

  工艺参数控制:精确控制钎焊温度、加热时间和钎料用量至关重要。温度过低可能导致钎料流动性不足,形成未焊透;温度过高则仍可能对锌层造成热影响。采用惰性气体保护(如氩气)可提高电弧稳定性并防止氧化。

  接头设计:针对钎焊特点设计合适的接头间隙,以利于钎料通过毛细作用充分填充。

  焊前清理:尽管低温钎焊对镀锌层破坏小,但仍需确保焊接区域无油污和严重氧化物,以保证钎料的润湿性。

  低温钎焊技术的应用优势明显:首先是优异的锌层保护效果,焊后无需或减少对焊缝区域进行重新镀锌的二次防腐处理,降低了成本和工时。其次是焊接质量高,能有效减少气孔、裂纹等缺陷。此外,该技术热影响区小,工件变形小,尤其适合薄壁镀锌方管的精密焊接。在建筑钢结构、汽车制造、户外设施等领域,采用低温钎焊的镀锌方管构件能长期保持其防腐能力,延长整体结构的使用寿命。

镀锌方管焊接区锌层烧损防护技术:低温钎焊材料的应用

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