亜鉛メッキ鋼板は溶接できますか?

亜鉛メッキ鋼は溶接でき、適切な溶接消耗品、表面処理、通気を行うことで、母材金属を弱めることなく接合できます。実際の問題は、亜鉛コーティングそのものに起因します。亜鉛は約 420 度で溶け、約 907 度で沸騰しますが、これは鋼の融点 (約 1500 度) よりもはるかに低いです。溶接中、接合部の亜鉛が蒸発して溶接池に影響を及ぼし、制御が必要なヒュームが発生し、局所的な防食効果が失われます。この記事では、亜鉛メッキ鋼板を正しく溶接する方法と、その後の塗装の修復方法について説明します。

亜鉛メッキが溶接を複雑にする理由

アークまたは炎が接合部を加熱すると、亜鉛コーティングが燃えて蒸発し、よく知られている 4 つの影響を引き起こします。-

亜鉛ヒュームの発生: 酸化亜鉛のヒュームが放出され、大量に吸入すると金属ヒューム熱（インフルエンザのような症状）を引き起こす可能性があります。{0}}換気と呼吸保護具は必須です。

気孔率: 亜鉛蒸気が凝固する溶接池に閉じ込められ、溶接部を弱めるガス気孔を生成する可能性があります。

スパッタとアークの不安定性: 亜鉛蒸気はアークを乱し、スパッタを増加させるため、溶接パラメータを調整する必要があります。

腐食保護の喪失: 溶接部およびその周囲のコーティングが破壊されているため、接合部の錆を防ぐために修復する必要があります。

推奨される溶接プロセス

パラメータを調整すれば、最も一般的なアーク溶接プロセスで亜鉛メッキ鋼板を接合できます。

GMAW (MIG): シートおよびライトセクションに推奨。裸鋼よりもわずかに高い移動速度とわずかに低い電圧を使用して亜鉛の燃焼を制限し、亜鉛蒸気をプールから押し出すようにガンの角度を調整します。-

GTAW (TIG): 薄い材料に対して良好な制御と低スパッタを実現します。多孔性を避けるために、まず接合部の亜鉛を取り除きます。

SMAW (スティック): ルチルまたは基本電極で使用可能。アークを短く保ち、パス間のスパッタを除去します。

抵抗スポット溶接: 自動車の亜鉛メッキ板に広く使用されています。コーティングにより、条件によっては裸鋼と比較して電極寿命が向上しますが、溶接電流をわずかに増加する必要があります。

フィラーメタルは、ベースメタル強度の AWS A5 分類に従って選択されます。炭素鋼亜鉛めっきシートの場合、接合面から亜鉛を除去した後、通常、標準的な炭素鋼-フィラーが使用されます。

接合部の準備と溶接技術

最も信頼性の高い方法は、溶接前に接合部の亜鉛コーティングを除去することです。

亜鉛を研磨またはワイヤ-ブラシで溶接部（通常は接合部の両側で 25～50 mm）から遠ざけ、ほこりを取り除きます。

薄いシートの場合は、より小さな直径の電極を使用し、入熱を低くすることで、焼き付きを最小限に抑えます。{0}}

コーティングされたエッジに留まるのではなく、準備された鋼材上にアークを維持します。

亜鉛を含むスパッタは腐食の開始剤となる可能性があるため、溶接後はスラグやスパッタを完全に除去してください。

コーティングを除去できない場合（亜鉛めっき配管や現場修理など）、スパッタと気孔率のリスクが高まることを受け入れ、慎重なパラメータの選択と溶接後の検査で補ってください。{0}}

ヒュームの安全性と暴露制限

酸化亜鉛のヒュームは、亜鉛メッキ鋼板を溶接する際の主な危険です。酸化亜鉛ヒュームの職業曝露限度は、OSHA では 5 mg/m3 (時間加重平均)、ACGIH ガイダンスでは 2 mg/m3 に設定されています。-実際のコントロールには次のようなものがあります。

アークまたはヒューム抽出ガンの近くに配置された局所排気換気装置。

密閉空間や換気の悪い作業における呼吸器の保護。

作業場の全体的な換気が良好であること。亜鉛メッキ鋼板を密閉空間で抜き取りせずに溶接しないでください。

皮膚についた亜鉛粉塵を摂取する可能性があるため、食事や喫煙の前には手を洗いましょう。

金属ヒューム熱は一時的なものですが、繰り返し大量の曝露を避ける必要があります。上記のコントロールにより、露出が制限値以下に保たれます。

-溶接コーティング後の修理

溶接部は亜鉛メッキの保護を失うため、コーティングを復元する必要があります。 ASTM A780（溶融亜鉛めっきコーティングの損傷領域および未コーティング領域の修理に関する標準慣行）では、認められている 3 つの修理方法について説明しています。{2}

亜鉛-が豊富な塗料: 損傷した領域の洗浄された鋼材に塗布されます。亜鉛の配合量は規格の要件を満たさなければなりません。

亜鉛溶射（金属化）: 溶融亜鉛を準備した表面に噴霧し、溶融亜鉛に近い性質のコーティングを形成します。-

亜鉛-ベースのはんだ: 塗料やスプレーが現実的でない場合は、はんだごてやトーチを使用して塗布します。

修理の前に、溶接部分のスラグ、スパッタ、錆を除去する必要があります。修復されたコーティングの厚さは、元のコーティングのクラスと可能な限り一致する必要があり、構造工事の場合は、プロジェクトの文書に修復方法を指定する必要があります。

よくある質問

亜鉛メッキ鋼板を屋内で溶接しても安全ですか?

溶接では酸化亜鉛ヒュームが発生するため、効果的な局所排気装置または呼吸保護具を使用した場合に限ります。閉鎖空間では、暴露限界値を下回るように強制換気と供給空気または高効率呼吸器が必要です。-

溶接すると亜鉛メッキ鋼板が弱くなりますか?

接合部が正しく準備され、溶接パラメータが断面の厚さに適合している場合、溶接強度は同じグレードのコーティングされていない鋼の場合と基本的に同じになります。亜鉛が管理されていない場合の主なリスクは、多孔性と不完全な融合です。

溶接前に亜鉛を除去する必要がありますか?

これは推奨されており、重要な溶接にはしばしば必要となります。接合面 (各辺 25 ～ 50 mm) から亜鉛を除去すると、気孔やスパッタの問題がほとんどなくなり、溶接部の検査が容易になります。

溶接後、溶接部の錆びが早くなるのはなぜですか?

熱により溶接部とその周囲の亜鉛コーティングが破壊され、裸の鋼が残り、コーティングを修復しないとすぐに腐食します。損傷したコーティングは必ず ASTM A780 で認められた方法で修復してください。

亜鉛メッキパイプを継手に溶接できますか?

はい、ただし溶接前に接合部から亜鉛を除去し、溶接後に接合部を保護する必要があります。亜鉛めっきパイプでは、溶接を完全に避けるために、ねじ込み式または機械式ジョイントが好まれる場合があります。

金属ヒューム熱とは何ですか？

金属ヒューム熱は、酸化亜鉛のヒュームを吸入することによって引き起こされる一時的なインフルエンザのような病気で、症状は曝露後数時間で始まり、24～48 時間以内に治まります。{0}換気と呼吸保護具で予防可能です。