Každý projekt ocelové konstrukce se žárovým zinkováním dříve či později vyvolá otázku pořadí prací. Svařování před zinkováním poskytuje souvislý povlak i na svarech, ale vyžaduje přípravu prvku na ponoření do tekutého zinku o teplotě cca 450 °C. Svařování po zinkování je někdy nutností – při montáži na stavbě nebo tehdy, když se konstrukce nevejde do vany – a znamená dodatečnou práci s odstraněním a obnovením povlaku. Ukazujeme, jak naplánovat oba scénáře, aby ani svar, ani zinkový povlak neztratily na trvanlivosti.
Lze svařovat pozinkovanou ocel?
Ano, pozinkovanou ocel lze svařovat. Podmínkou je odstranění zinkového povlaku z oblasti svaru, přizpůsobení techniky svařování a účinné odsávání dýmů, protože zinek se odpařuje při teplotě cca 907 °C, tedy výrazně nižší, než je teplota oblouku. Z hlediska trvanlivosti protikorozní ochrany je však nejvýhodnější svařovat před žárovým zinkováním – svary se pak pokryjí zinkem společně s celou konstrukcí.
Techniku svařování již pozinkovaných prvků, tedy volbu metody, parametry a ochranu před zinkovými výpary, podrobně popisujeme v praktickém průvodci svařováním pozinkované oceli. V tomto článku se zaměřujeme na to, jak spojit svařování se žárovým zinkováním do jednoho dobře naplánovaného procesu.
Svařovat před žárovým zinkováním, nebo po zinkování?
Pořadí procesů rozhoduje o tom, jak dlouho bude konstrukce chráněna před korozí. U nových výrobků je standardem svařování na surové oceli a zinkování hotového prvku jako celku. Svařování po zinkování se používá tehdy, když se mu nelze vyhnout. Rozdíly mezi oběma řešeními jsme shrnuli v tabulce.
| Kritérium | Svařování před zinkováním | Svařování po zinkování |
|---|---|---|
| Ochrana svarů | Svary jsou pokryty ponorným povlakem společně s celým prvkem | Svar vyžaduje místní opravu povlaku (zinkový nátěr nebo pasta, tepelné stříkání) |
| Souvislost povlaku | Jednotný, i v zákoutích a uvnitř profilů | Přerušený v oblasti svaru, lokálně méně trvanlivý |
| Dodatečné práce | Odstranění strusky a rozstřiku, navržení technologických otvorů | Odstranění zinku, odsávání dýmů, obnovení povlaku |
| Hlavní omezení | Rozměry zinkovací vany, riziko deformací | Podmínky práce na stavbě, BOZP svářeče |
| Typické použití | Nové konstrukce, prefabrikace v závodě | Montáž, opravy, úpravy, prvky větší než vana |
Svařování po pozinkování je odůvodněné především tehdy, když hotová konstrukce přesahuje rozměry zinkovací vany (v zinkovně Strumet jsou pracovní rozměry vany 10,2 × 1,4 × 2,7 m), když se prvky spojují teprve na staveništi nebo když se upravuje stávající konstrukce. Vyplatí se pak zvážit alternativu v podobě šroubových spojů – spojování pozinkovaných segmentů šrouby povlak nenarušuje a nevyžaduje jeho pozdější opravu.
Jak připravit svařovanou konstrukci k žárovému zinkování
Zinková lázeň bezohledně odhalí chyby udělané při svařování a většina vad povlaku v okolí svarů vzniká již ve svařovně. Obecné zásady navrhování pro zinkování, jako je volba druhu oceli nebo odvzdušnění uzavřených profilů, probíráme v článku o přípravě oceli pro zinkování. Níže se zaměřujeme na otázky přímo související se svařováním.
Odstraňte strusku a svarový rozstřik
Odmašťovací lázně a moření v kyselině, kterými prochází každý prvek před ponořením do zinku, strusku ani zbytky tavidla neodstraní. Zinek se s takovým podkladem nespojí, takže v místě ponechané strusky vznikne nepokrytá skvrna. Strusku je proto třeba odstranit mechanicky – drátěným kartáčem, oklepáním, broušením nebo tryskáním.
Struska vzniká při svařování obalenou elektrodou, trubičkovým drátem a pod tavidlem. Metody s ochrannou atmosférou plynů, tedy MIG/MAG plným drátem a TIG, ji prakticky netvoří, a proto jsou u konstrukcí určených k zinkování preferovány. Vyplatí se odstranit i přilnavý rozstřik – zinkuje se společně s prvkem a zůstane na povrchu jako drsné nárůstky.
Pozor na antirozstřikové přípravky
Přípravky chránící povrch před rozstřikem vytvářejí tenký film, často pouhým okem neviditelný. Problémem jsou zejména silikonové a olejové prostředky, které se vlivem tepla mohou na oceli vypálit. Takovou vrstvu standardní příprava povrchu ve zinkovně neodstraní a výsledkem jsou nepokrytá místa těsně u svaru. Je-li antirozstřikový přípravek nezbytný, zvolte prostředek na vodní bázi, který se rozpustí v přípravné lázni, a v případě pochybností jeho výběr konzultujte se zinkovnou.
Zvolte přídavný materiál se složením blízkým základnímu materiálu
Křemík urychluje reakci oceli s tekutým zinkem – týká se to jak základního materiálu, tak svarového kovu ve svaru. Svar zhotovený přídavným materiálem s vysokým obsahem křemíku se může pokrýt výrazně silnějším povlakem, který se barvou odlišuje od zbytku prvku: tmavším a matným, nebo světlejším a lesklým. Zinkovna na tento jev nemá vliv. Pokud na vzhledu svarů záleží, například u exponovaných konstrukcí, používejte přídavný materiál s nízkým obsahem křemíku a složením co nejbližším oceli, ze které je prvek vyroben.
Přeplátované spoje navrhujte s ohledem na zinkovou lázeň
Přeplátované spoje patří k nejrizikovějším detailům u konstrukcí určených k zinkování. Vzduch, vlhkost nebo roztoky z fáze přípravy povrchu uvězněné mezi plechy se v lázni o teplotě cca 450 °C mění v přehřátou páru. To může vést k roztržení svaru, nebo dokonce k vystříknutí tekutého zinku z vany. Do štěrbiny o šířce do cca 2,5 mm zinek nevnikne, i když do ní přípravné roztoky pronikají bez překážek.
Norma EN ISO 14713-2 uvádí doporučení pro odvzdušnění přeplátovaných spojů v závislosti na jejich ploše:
| Plocha přeplátování | Doporučené řešení |
|---|---|
| Do 100 cm² | Těsný obvodový svar; prvky suché, hladké a sestavené bez štěrbin |
| Od 100 do 1000 cm² | 2 otvory Ø12 mm v protilehlých rozích nebo 2 přerušení svaru o délce cca 25 mm |
| Od 1000 do 2500 cm² | 4 otvory Ø12 mm v rozích nebo 4 přerušení svaru o délce cca 25 mm |
Ploše 100 cm² odpovídá například přeplátování 10 × 10 cm nebo 20 × 5 cm. Těsný obvodový svar musí být bez pórů, protože i drobná netěsnost vpustí roztoky do uzavřeného prostoru. Přerušovaný svar usnadňuje odvzdušnění, ale roztoky ponechané mezi plechy mohou později vytékat a vytvářet rezavé stékance.
Velkým přeplátováním je nejlepší se vyhnout již ve fázi projektu a každý netypický případ je vhodné předem dohodnout se zinkovnou.
Omezte svarová pnutí
Ponoření prvku do zinku o teplotě cca 450 °C uvolňuje pnutí vnesená při svařování a tváření oceli. Pokud se konstrukce v lázni deformuje, příčina je téměř vždy v tom, jak byla zhotovena, a nikoli v samotném procesu zinkování. Riziko deformací omezují:
- symetrické, vyvážené pořadí kladení svarů,
- spojování prvků o podobných tloušťkách – poměr tloušťek svařovaných materiálů by neměl překročit 4:1,
- vyhýbání se velkým rovným plochám z tenkého plechu, které mají sklon k vlnění,
- v odůvodněných případech žíhání ke snížení pnutí před zinkováním.
Naplánujte technologické otvory
Každý uzavřený prostor vzniklý svařováním, například vnitřek profilu uzavřeného čelním plechem, musí mít otvory umožňující vtok a výtok zinku a únik plynů. Jejich rozmístění je vhodné stanovit již ve fázi dílenského výkresu, než prvek putuje do svařovny. Otvory zajišťují bezpečnost při ponořování a zároveň umožňují pokrýt zinkem i vnitřní povrchy profilů.
Svařování již pozinkované konstrukce
Pokud se svařování po zinkování nelze vyhnout, je třeba práce předcházet odstraněním zinkového povlaku z oblasti svaru – metody popisujeme v článku o způsobech odstraňování zinku z oceli. Samotné svařování vyžaduje dobré větrání, protože odpařující se zinek tvoří dým oxidu zinečnatého, jehož vdechování vyvolává horečku z kovových par.
Po svařování je třeba odkrytou ocel znovu ochránit jednou z opravných metod připuštěných normou PN-EN ISO 1461. Místní oprava zpravidla poskytuje kratší ochranu než ponorný povlak, proto se u prvků vystavených náročným provozním podmínkám vyplatí zvážit duplexní systém, tedy kombinaci zinkování s lakováním, který navíc chrání opravená místa.
Normy: PN-EN ISO 1461, EN ISO 14713-2 a EN 1090
Kombinaci svařování se žárovým zinkováním upravují tři normativní dokumenty, z nichž každý odpovídá za jinou etapu realizace.
Norma PN-EN ISO 1461 stanovuje požadavky a zkušební metody pro zinkové povlaky nanášené ponorem na ocelové a litinové výrobky. Určuje mj. minimální střední tloušťky povlaku v závislosti na tloušťce oceli – od 45 µm u prvků tenčích než 1,5 mm až po 85 µm u prvků tlustších než 6 mm. V praxi bývají povlaky často silnější než tato minima. Norma upravuje také zásady opravy nepokrytých nebo poškozených míst.
Norma EN ISO 14713-2 obsahuje směrnice pro navrhování výrobků určených k žárovému zinkování, včetně rozmístění technologických otvorů a odvzdušnění přeplátovaných spojů. Právě z ní je vhodné vycházet již ve fázi konstrukčního výkresu.
Certifikát EN 1090 pro ocelové konstrukce se týká provádění svařovaných konstrukcí, které norma dělí do tříd provedení od EXC1 do EXC4: od nejméně po nejpřísnější požadavky. Splnění všech těchto požadavků současně vyžaduje úzkou koordinaci mezi svařovnou a zinkovnou – svar musí být správný z hlediska EN 1090 a zároveň připravený tak, aby povlak splnil kritéria PN-EN ISO 1461. Pokud oba procesy provádí jeden dodavatel, probíhá tato koordinace v rámci jednoho závodu.
Svařování a žárové zinkování pod jednou střechou ve společnosti Strumet
Zadání svařování a zinkování jednomu dodavateli se promítá do měřitelných přínosů. Prvek necestuje mezi závody, takže se zkracuje doba realizace, odpadá dvojí doprava i riziko poškození na cestě a kontrola kvality probíhá jednotně v každé fázi – od svaru po tloušťku povlaku. Svařovna připravuje konstrukci od začátku v souladu s požadavky zinkovny, což eliminuje opravy způsobené ponechanou struskou, špatně odvzdušněnými přeplátováními nebo nevhodně zvoleným přídavným materiálem.
Strumet spojuje výrobu svařovaných konstrukcí, prováděnou v souladu s certifikátem EN 1090, s největší žárovou zinkovnou v Podbeskydí. V jednom závodě provádíme ruční i robotizované svařování, přesné laserové svařování a také žárové i galvanické zinkování. Potřebujete skloubit oba procesy v jedné objednávce? Kontaktujte nás ohledně cenové nabídky.
FAQ – nejčastější otázky o svařování pozinkované oceli
Lze svařovat již pozinkovanou ocelovou konstrukci?
Ano, ale v místě svaru je třeba nejprve odstranit zinkový povlak a po svařování odkrytou ocel znovu ochránit, např. nátěrem nebo pastou s vysokým obsahem zinku. Taková oprava lokálně snižuje trvanlivost ochrany ve srovnání s povlakem naneseným ponorem.
Je třeba před žárovým zinkováním odstraňovat svarovou strusku?
Ano. Přípravné lázně ve zinkovně strusku ani zbytky tavidla neodstraní, takže se v těchto místech zinek s ocelí nespojí a vzniknou nepokrytá místa. Struska se odstraňuje mechanicky, např. drátěným kartáčem, oklepáním nebo tryskáním.
Proč má svar po zinkování jinou barvu než zbytek prvku?
Nejčastější příčinou je vysoký obsah křemíku v přídavném materiálu, který urychluje reakci svarového kovu se zinkem. Nad svarem se pak vytváří silnější povlak v jiném odstínu. Efekt se omezí použitím přídavného materiálu s nízkým obsahem křemíku a složením blízkým základnímu materiálu.
Lze přeplátované spoje žárově zinkovat?
Ano, pokud jsou vhodně navrženy. Malá přeplátování se uzavírají těsným obvodovým svarem, větší vyžadují odvzdušňovací otvory nebo přerušení svaru v souladu s normou EN ISO 14713-2. Neodvzdušněné přeplátování může v zinkové lázni prasknout.
Co dělat, když se konstrukce nevejde do zinkovací vany?
Konstrukce se rozdělí na segmenty, které se zinkují samostatně a poté se spojí šrouby nebo se svaří na místě montáže s opravou povlaku v oblasti svarů. Rozdělení je nejlepší naplánovat již ve fázi projektu s ohledem na rozměry vany zvolené zinkovny.
