熱鍍鋅也稱熱浸鍍鋅，是鋼鐵構(gòu)件浸入熔融的鋅液中獲得金屬覆蓋層的一種方法。熱鍍鋅層形成過程是鐵基體與外面的純鋅層之間形成鐵-鋅合金的過程，工件表面在熱浸鍍時形成鐵-鋅合金層，才使得鐵與純鋅層之間很好結(jié)合，熱鍍鋅后的工件在常規(guī)氣候中耐腐蝕能力可達(dá)到50年。近年來隨輸配電、交通（道路交安、高速、高鐵）、市政設(shè)施、通訊、建筑、戶外鋼構(gòu)等事業(yè)迅速發(fā)展，對鋼構(gòu)件防腐能力要求越來越高，重大基建鋼構(gòu)件戶外防腐方法基本采用熱鍍鋅。熱鍍鋅技術(shù)在本公眾號前文已述，但對熱鍍鋅前道工序鋼構(gòu)件焊接制作基本上沒有專業(yè)資料，本文將詳盡闡述熱鍍鋅鋼構(gòu)件焊接制作工藝。

熱鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝相比普通鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝從技術(shù)上要求更高，須嚴(yán)格控制，主要有以下幾點關(guān)鍵因素：

1、熱鍍鋅溫度在450℃左右，要嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，減少或消除應(yīng)力，防止鋼構(gòu)件高溫變形；

2、要求焊縫飽滿光滑、無焊渣飛濺，特別是焊渣會造成鋅顆粒包裹，鋅附著力降低；

3、要求焊縫不夾渣、無氣孔、無漏焊、全包圍，避免熱鍍鋅后噴氣漏鍍和流黃水現(xiàn)象；

4、對鋼結(jié)構(gòu)制作要求預(yù)留流鋅通道，避免積鋅或造成漏鍍。

正因為熱鍍鋅鋼構(gòu)件在制作過程中的考究，使得熱鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)焊接更加專業(yè)，須嚴(yán)格按照工藝標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，否則造成熱鍍鋅工序漏鍍、脫層、積渣等質(zhì)量問題。本文結(jié)合青冶正星十年專業(yè)熱鍍鋅鋼構(gòu)件制作經(jīng)驗，專門對熱鍍鋅鋼構(gòu)件焊接工藝進(jìn)行了歸納總結(jié)，供熱鍍鋅鋼構(gòu)件愛好者學(xué)習(xí)交流，是難得收藏專業(yè)技術(shù)資料。

一、熱鍍鋅鋼構(gòu)件的焊接方式選擇

熱鍍鋅鋼構(gòu)件的焊接采用保護(hù)氣體焊接方式，并選用MAG方式。焊接保護(hù)氣體(Welding Gases)，氣體工業(yè)名詞，氣體保護(hù)焊由于具有焊接質(zhì)量好，效率高，易實現(xiàn)自動化等優(yōu)點而得以迅速發(fā)展。

㈠  采用保護(hù)氣體焊接的優(yōu)勢

1、氣體保護(hù)焊比焊條電弧焊效率高。

〈1〉氣體保護(hù)焊比焊條電弧焊熔化速度和熔化系數(shù)高1-3倍；

〈2〉坡口截面比焊條減小50%，熔敷金屬量減少1/2；

〈3〉輔助時間是焊條電弧焊的50%。

三項合計：氣體保護(hù)焊的工效與焊條電弧焊相比提高倍數(shù)2.02--3.88倍

2、氣體保護(hù)焊焊接接頭比焊條電弧焊的焊接接頭質(zhì)量。

氣體保護(hù)焊縫熱影響區(qū)小，焊接變形小；氣體保護(hù)焊縫含氫量低（≤1.6ML/100g），氣孔及裂紋傾向小；氣體保護(hù)焊縫成形好，表面及內(nèi)部缺陷少，探傷合格率高于焊條電弧焊。

3、氣體保護(hù)焊比焊條電弧焊的綜合成本低

〈1〉坡口截面積減少36-54%, 節(jié)省填充金屬量；

〈2〉降低耗電量65.4%；

〈3〉設(shè)備臺班費較焊條電弧焊降低67-80%，降低成本20-40%；

〈4〉減少人工費、工時費，降低成本10-16%；

〈5〉節(jié)省輔助工時、輔料消耗及矯正變形費用；

綜合五項, 氣體保護(hù)焊能使焊接總成本降低 39.6-78.7%,平均降低59%。

㈡  氣體保護(hù)焊的分類

焊接保護(hù)氣體可以是單元氣體，也有二元，三元混合氣。采用焊接保護(hù)氣的目的在于提高焊縫質(zhì)量，減少焊縫加熱作用帶寬度，避免材質(zhì)氧化。單元氣體有氬氣，二氧化碳，二元混合氣有氬和氧，氬和二氧化碳，氬和氦，氬和氫混合氣。三元混合氣有氦，氬，二氧化碳混合氣。應(yīng)用中視焊材不同選擇不同配比的焊接混合氣。

1、CO2焊接

二氧化碳保護(hù)焊全稱二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊。用純度> 99.5% 的CO2做保護(hù)氣體的熔化極氣體保護(hù)焊—稱為CO2焊。

2、MAG焊接

MAG(Metal Active Gas Arc Welding)焊是熔化極活性氣體保護(hù)電弧焊的英文簡稱。它是在氬氣中加入少量的氧化性氣體（氧氣，二氧化碳或其混合氣體）混合而成的一種混合氣體保護(hù)焊。用混合氣體75--95% Ar + 25--5 % CO2 ，標(biāo)準(zhǔn)配比：80%Ar +20%CO2 ，做保護(hù)氣體的熔化極氣體保護(hù)焊—稱為MAG焊。

3、MIG焊接

MIG焊（熔化極惰性氣體保護(hù)焊）英文：meltinert-gas welding使用熔化電極，以外加氣體作為電弧介質(zhì)，并保護(hù)金屬熔滴、焊接熔池和焊接區(qū)高溫金屬的電弧焊方法，稱為熔化極氣體保護(hù)電弧焊。

〈1〉用高純度氬氣Ar≥ 99.99%做保護(hù)氣體的熔化極氣體保護(hù)焊接鋁及鋁合金、銅及銅合金等有色金屬；

〈2〉用98% Ar + 2%O2 或95%Ar + 5%CO2做保護(hù)氣體的熔化極氣體保護(hù)焊接實心不銹鋼焊絲的工藝方法--稱為MIG焊。

〈3〉用氦+氬惰性混合氣做保護(hù)的熔化極氣體保護(hù)焊。

㈢  氣體保護(hù)焊混合氣模式的選擇

氣體保護(hù)焊采用混合氣模式，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同對混合氣進(jìn)行選擇。

1、Ar+He 氬氣的優(yōu)點是電弧燃燒非常穩(wěn)定、飛濺極小。氦氣的優(yōu)點是電弧溫度高、母材金屬熱輸入大、焊接速度快。以氬氣為基體，加入一定數(shù)量的氦氣即可獲得兩者所具有的優(yōu)點。焊接大厚度鋁及鋁合金時，采用Ar+He混合氣體可改善焊縫熔深、減少氣孔和提高生產(chǎn)率。板厚10-20mm時入體積分?jǐn)?shù)為50％的He；板厚大于20mm后，則加入體積分?jǐn)?shù)為75％-90％的He。

焊接銅及銅合金時，Ar+He混合氣體可以改善焊縫的潤濕性，提高焊縫質(zhì)量。He占的比例一般為50％-75%(體積分?jǐn)?shù))。

2、Ar+H2 在氬氣中加入H2可以提高電弧溫度，增加母材金屬的熱輸入。如用TIG電弧或等離子弧焊接不銹鋼時，為了提高焊接速度常在氬氣中加入體積分?jǐn)?shù)為4％～8%H2。

利用Ar+H2混合氣體的還原性，可用來焊接鎳及其合金，以消除鎳焊縫中的CO氣孔。但加入的H2含量（體積分?jǐn)?shù))須低于6％，否則會導(dǎo)致產(chǎn)生氫氣孔。

3、Ar+N2 在Ar中加入N2后，電弧的溫度比純氬高，主要用于焊接銅及銅合金，這種混合氣體與Ar+He混合氣體相比較，優(yōu)點是N2來源多，價格便宜。缺點是焊接時有飛濺，并且焊縫表面較粗糙，焊接過程中還伴有一定的煙霧。

4、Ar+O2 混合氣體有兩種類型：一種含O2量(體積分?jǐn)?shù))較低，為1％~5％，用于焊接不銹鋼；另一種含O2量(體積分?jǐn)?shù))較高，可達(dá)20％以上，用于焊接低碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼。

在純氬中加入體積分?jǐn)?shù)為1％的O2用來焊接不銹鋼時，可以克服純氬焊接不銹鋼時電弧陰極斑點不穩(wěn)定的現(xiàn)象(陰極飄移)。

陰極飄移：電弧本身具有跳躍性和粘著性，對于黑色金屬，因為他們表面的氧化膜沒有鎂鋁等合金的致密，在焊接的過程中，電弧總是尋找金屬微觀表面上的氧化物點聚集，由于電弧的跳躍性和粘著性，導(dǎo)致電弧不連續(xù)，也就會產(chǎn)生電弧偏移，也就是陰極漂移，從而導(dǎo)致電弧的不穩(wěn)定性。加入一定的氧，焊接時會氧化金屬表面，確保焊接電弧的穩(wěn)定。

5、Ar+CO2 廣泛應(yīng)用于焊接碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼，可以提高焊縫金屬的沖擊韌度和減小飛濺。一般工廠對鋼結(jié)構(gòu)的焊接均采用這個工藝，下面詳述。

6、Ar+CO2+O2 三者混合可用來焊接低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼，對焊縫成形、接頭質(zhì)量、熔滴過渡和電弧穩(wěn)定性都有良好效果。

二、MAG焊接Ar+CO2焊接工藝

熱鍍鋅鋼構(gòu)件焊接根據(jù)實際氣源供應(yīng)和焊接綜合效率選擇MAG焊接Ar+CO2焊接方式，其焊接工藝須嚴(yán)格按照以下標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

㈠   焊絲的選擇

常用Ar+CO2焊的焊絲直徑有(mm)：0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、2.0、2.4、2.5、3.0、3.2、4.0、5.0、6.0等。不同的焊絲直徑采用不同的焊接電流、電弧電壓等參數(shù)，也表現(xiàn)出不同的熔地過渡形式和電弧行為。我們通常使用的焊絲直徑被歸納為三種類型：

1、細(xì)絲

細(xì)絲是直徑小于1.2mm的焊絲，一般一短路過渡形式進(jìn)行焊接，其特點是電弧電壓低、電流小，適于焊接薄板以及進(jìn)行全位置焊接。焊接薄板時，生產(chǎn)率高，變形小。并且操作上比較容易掌握，對焊工技術(shù)要求不高。另外，由于焊接參數(shù)小，焊接過程光輻射、熱輻射以及焊接煙塵等都比較小，因而在生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。采用短路過渡焊接的焊絲直徑最大到1.6mm，如超1.6mm的焊絲采用短路過渡焊接，則飛濺相當(dāng)嚴(yán)重，在實際生產(chǎn)上很少使用。

2、中絲

中絲是直徑為1.6～2.5mm的焊絲，一般熔滴以細(xì)顆粒過渡形式進(jìn)行焊接，其特點是電流較大，電弧電壓較高，熔滴以較小的尺寸自由飛落形式進(jìn)入熔池。細(xì)顆粒過渡時，電弧穿透力強(qiáng)，母材熔深大，適于焊接中厚板的工件。

3、粗絲

粗絲是直徑為2.5～6.0mm的焊絲，一般采用潛弧焊。其特點是大的電流，低的電弧電壓，焊絲端頭和電弧潛入熔池的凹坑內(nèi)，熔滴以小于焊絲直徑的細(xì)顆粒高速通過電弧空間向熔池過渡。焊接過程平穩(wěn)，不發(fā)生短路，飛濺也較小，是高速焊接的方法之一。

4、熱鍍鋅鋼構(gòu)件的氣體保護(hù)焊接一般為細(xì)絲，采用MAG焊接Ar+CO2焊接工藝，具體工藝參數(shù)見下表：

㈡  焊接飛濺的控制要點

1、正確選擇焊接參數(shù):

焊電流和電弧電壓參數(shù)選擇見上表，在Ar+CO2氣體保護(hù)焊中，對于每種直徑的焊絲，其飛濺率與焊接電流之間都存在一定規(guī)律。在小電流的短路過渡區(qū)，焊接飛濺率較小，進(jìn)入大電流的細(xì)顆粒過渡區(qū)后，焊接飛濺率也較小，而在中間區(qū)焊接飛濺率最大。以直徑1. 2mm 的焊絲為例，當(dāng)焊接電流小于150A或大于300A時，焊接飛濺都較小，介于兩者之間，則焊接飛濺較大。在選擇焊接電流時，應(yīng)盡可能避開焊接飛濺率高的焊接電流區(qū)域，焊接電流確定后再匹配適當(dāng)?shù)碾娀‰妷骸?/span>

2、焊絲伸出長度: 焊絲伸出長度與電流有關(guān)，電流越大，焊絲伸出長度越長時，焊絲的電阻熱越大，焊絲熔化速度加快，易造成成段焊絲熔斷，飛濺嚴(yán)重，焊接過程不穩(wěn)定。焊絲伸出長度太短時，容易使飛濺物堵住噴嘴，有時飛濺物熔化到熔池中，造成焊縫成形差。一般經(jīng)驗公式是，伸出長度為焊絲直徑的十倍，即Φ1.2mm焊絲選擇伸出長度為12mm左右。焊絲伸出長度(即干伸長) 對焊接飛濺也有影響，焊絲伸出長度越長，焊接飛濺越大。例如，直徑為1. 2mm的焊絲，焊接電流280A時，當(dāng)焊絲伸出長度從20mm增加至30mm時，焊接飛濺量增加約5％ 。因而因而要求焊絲伸出長度應(yīng)盡可能地縮短。

3、改進(jìn)焊接電源：

引起CO2氣體保護(hù)焊產(chǎn)生飛濺的原因，主要是在短路過渡的最后階段，由于短路電流急劇增大，使得液橋金屬迅速加熱，造成熱量聚集，最后使液橋爆裂而產(chǎn)生飛濺。從改進(jìn)焊接電源方面考慮，主要采用了在焊接回路中串接電抗器和電阻、電流切換，電流波形控制等方法，以減小液橋爆裂電流，從而減小焊接飛濺。目前，晶閘管式波控CO2 氣體保護(hù)焊機(jī)及逆變式晶體管式波控CO2氣體保護(hù)焊機(jī)已經(jīng)得到使用，在減小CO2氣體保護(hù)焊的飛濺已取得了成功。

4、在CO2氣體中加入氬氣(Ar）：

在CO2氣體中加入一定量的氬氣后，改變了CO2氣體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，隨著氬氣比例的增加，焊接飛濺逐漸減小，對飛濺損失變化顯著的是顆粒直徑大于0. 8mm 的飛濺，但對于顆粒直徑小于0. 8mm 的飛濺影響不大。

另外采用了在CO2氣體中加入氬氣的混合氣體保護(hù)焊，也可改善焊縫成形，氬氣加入到CO2氣體中對焊縫熔深、熔寬、余高的影響，隨著CO2氣體中氬氣含量的增加，而使熔深減小，熔寬增大，焊縫余高減小?；旌蠚怏w標(biāo)準(zhǔn)配比：80%Ar + 20%CO2 。

5、采用低飛濺焊絲：

對于實芯焊絲，在保證接頭力學(xué)性能的前提下，盡量降低其含碳量，并適當(dāng)增加鈦、鋁等合金元素，都可有效地降低焊接飛濺。

另外，采用藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊可以大大降低焊接飛濺，藥芯焊絲產(chǎn)生的焊接飛濺約為實芯焊絲的1/3。

6、焊槍角度的控制：

當(dāng)焊槍垂直于焊件焊接時，所產(chǎn)生的焊接飛濺量zui少，傾斜角度越大，飛濺越多。焊接時，焊槍的傾斜角度不要超過20o。

再認(rèn)真的控制，生產(chǎn)中飛濺還是難以避免，熱鍍鋅前須再次質(zhì)檢，并予以打磨干凈。

總體來說，熱鍍鋅鋼構(gòu)件的焊接制作工藝有很強(qiáng)的專業(yè)性和技術(shù)性，青冶正星集鋼構(gòu)制作、熱浸鍍鋅、安裝施工為一體的一站式大型熱鍍鋅鋼構(gòu)制造企業(yè)，經(jīng)歷了十年磨練，見證了許多客戶在不按照規(guī)范焊接制作后，來到熱鍍鋅工序時，出現(xiàn)噴氣漏鍍、流黃水、大彎變形、飛濺長鋅麻點、積鋅等各種質(zhì)量問題，甚至于造成鋼構(gòu)工件報廢，出現(xiàn)不可挽回的損失。本文推出希廣大客戶了解熱鍍鋅鋼構(gòu)產(chǎn)品焊接制作過程技術(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)，供同行或興趣愛好者學(xué)習(xí)交流。