При контакте меди с цинком или алюминием происходит электролиз, выделение большого количества газа и ускоренное разрушение труб. Поэтому алюминиевые радиаторы и оцинкованные детали или трубы не должны устанавливаться в медной системе.
Медные трубы.
Общая характеристика медных труб, сварка медных труб, виды медных труб, медные трубы для водопровода и отопления.
Медные трубы являются неотъемлемыми компонентами при строительстве трубопроводов широкого спектра применения. Медные, металлические или пластиковые трубы используются во многих областях, характерных только для них. Это связано с их техническими характеристиками и различиями. Бесшовная технология производства медных труб является одним из их неоспоримых преимуществ.
Вы можете использовать трубный калькулятор для расчета веса трубы или длины трубы.
Медные трубы не вступают в реакцию с большинством химических веществ и абсолютно непроницаемы для многих видов жидкостей, включая масла, смазки, гербициды, инсектициды и многие другие. Вирусы и бактерии также не могут проникнуть в медные трубы. Теперь давайте рассмотрим преимущества медных труб.
Особенности и преимущества медных труб.
- Пластиковые и медные трубы практически не подвергаются наростам или отложениям на внутренней поверхности: например, известковому налету.
- Труба медная успешно выдерживает широкий диапазон температур: от минус 200 до плюс 250 градусов, обладая небольшим термическим расширением.
- Хлор из обычной водопроводной воды образует на поверхности меди особую прочную защитную плёнку, в то время как ряд материалов теряют прочность и разрушаются под воздействием умеренно хлориророванной воды.
- Труба медная диаметром четверть дюйма относительно пластична. Это свойство обеспечивает более высокий уровень безопасности водопроводных медных труб: если в них замерзла вода, такие трубы не разрушаются и даже не теряют герметичность.
- У медных труб низкий коэффициент шероховатости. Он ниже, чем у полимерных и большинства металлических труб. Это означает, что медная труба может иметь меньший диаметр для выполнения тех же самых функций, при равных условиях.
- Медные трубы сравнительно лёгкие по весу, что благоприятно сказывается на скорости укладки трубопроводов. Влага, содержащаяся в воздухе, не приводит к их окислению, может образоваться только поверхностная зеленоватая плёнка.
- Основное отличие медных труб от пластиковых, применяемых в системах отопления и водопровода, состоит в отсутствии реакции на ультрафиолет.
- Чтобы изменить и улучшить внешний вид медных труб, их окрашивают специальными красочными составами. Также налажено производство хромированных труб из меди.
Основной сплав, используемый для производства медных труб, называется «фосфористая оксидированная медь». Он состоит более чем на 99,9% из сплава меди и серебра и содержит от 0,015% до 0,04% фосфора. Эта марка меди (обозначение CU-DPH по DIN 1412) особенно хорошо подходит для сварки и пайки. Его антикоррозийные свойства очень высоки и гарантируют длительный срок службы продукции. Такие свойства, как твердость и пластичность, не уменьшаются со временем. Средний срок службы медных труб (и фитингов) составляет от 50 до 80 лет. Медные трубы — ГОСТ 617-19 плавятся при температуре 1 083˚С.
Расчёт массы медной трубы.
Вес медной трубы рассчитывается по следующей формуле: Q = ( D — S ) × S × p × c : 1 000
- Q – масса на погонный метр трубы, кг;
- D – наружный диаметр трубы, мм;
- S – толщина стенки, мм;
- π – постоянная «пи» (около 3,14);
- γ – плотность меди, постоянная величина (8,9 кг/л).
Пример: трубка 12/1 длиной 1 м имеет массу ≈ 300 г.
Чем отличается отожженная медная труба от неотожженной
Различия обусловлены дополнительным отжигом проката.
Не отожженные (цельные) трубы производятся путем волочения, прокатки или прессования. Их прочность на разрыв составляет 340-450 МПа, а предел деформации — 6%.
Для производства мягкого печенья готовые изделия дополнительно обжаривают, т.е. нагревают при температуре 600-700 градусов. Термообработка делает медные отожженные метчики более пластичными и гибкими (прочность на разрыв достигает 40 % от первоначальной длины).
Они поставляются в рулонах по 25 или 50 метров.
В этой технологии заключается разница между отожженными (твердыми) и отожженными типами.
Отожженные отводы имеют преимущества благодаря своей податливости, напр:
- Ускоренного монтажа трубопроводов сложной конфигурации.
- Деформироваться, а затем принимать первоначальную форму под механическим воздействием. Достаточно отметить, что отожженные изделия выдерживают до 5 циклов заморозки без каких-либо повреждений.
Стоимость отожженных изделий немного выше, чем стоимость неотожженных.
Технология производства отожженных и неотожженных труб
Процесс происходит следующим образом:
- Производство меди начинается с добычи сырья. Добываемые руды перерабатываются на обогатительных фабриках.
- Из обогащенной руды производят медные концентраты, из которых выплавляют в слитках черновую медь чистотой в 98-99%.
- Из этих слитков либо горячим прессованием, либо горячей прокаткой производят трубные заготовки. Далее они проходят этапы холодной катанки, затем холодного волочения, где им задаются необходимые типоразмеры.
- Завершающими операциями являются отжиг, чистовое волочение. Мягкие или отожженные трубы подвергают дополнительно отжигу — нагреву до 700 градусов. После остывания изделия приобретают требуемые характеристики.
Нормативная документация
В Европе качество медных отводов регулируется стандартом EN 1057, и трубопроводная продукция, изготовленная в соответствии с этим стандартом, имеет маркировку DVGW.
В России промышленное производство медных отводов регулируется ГОСТом, а также техническими условиями, разработанными производителями и утвержденными органами стандартизации.
Требования ГОСТ и размеры по стандарту
Национальные стандарты во многом соответствуют общеевропейским стандартам или полностью синхронизированы с их нормативными документами. Например, медные трубы для бытового водоснабжения, изготовленные по ГОСТ 52318, соответствуют международному стандарту EN 1057.
Основным российским нормативным документом, регламентирующим продукцию из медных труб, является ГОСТ-617-2006, в котором указаны марки меди для производства кривых и видов мерной продукции.
Химический состав медных изделий указан в ГОСТ 859-2001.
Ряд стандартов регламентирует производство определенных видов медных отводов. Например, ГОСТ 11383 75 регламентирует производство тонкостенных круглых труб из меди и латуни.
Размеры отводов определяются внешним сечением, длиной и толщиной стенки. Наружный диаметр варьируется от 0,35 мм до 360 мм.
Толщина стенок варьируется от 0,05 до 30 мм. Компактные отводы выпускаются длиной от 3 до 5 метров, а отожженные отводы прокатываются в рулонах длиной от 25 до 50 метров.
Специфика измерения труб из меди
При выборе трубной продукции или фитингов покупатель часто сталкивается с термином «дюймовая труба». Следует помнить, что внутренние диаметры углов традиционно измеряются в дюймах и долях дюйма.
В 1990-х годах часто использовались дюймовые медные трубки. Сегодня они уже не представлены на рынке. Действующий стандарт устанавливает размер наружного диаметра в миллиметрах и толщину стенки медных отводов.
Внутреннее сечение рассчитывается путем вычитания удвоенной толщины стенки в миллиметрах из внешнего сечения. Перевод в дюймы основан на значении: 1 дюйм равен 25,4 см.
Достоинства и недостатки
Рассмотрите преимущества и недостатки медных труб.
К их положительным характеристикам относятся:
- Высокие значения электропроводности, теплопроводности.
- Отличную прочность при тонких стенках, сравнимую со стальными трубами.
- Устойчивость к коррозии, долгий срок службы, достигающий 100 лет.
- Способность переносить высокие перепады температур (от -100 до +250 C).
- Подверженность различным вариантам обработки: пайке, сварке, методам давления, резания.
Эксперты также видят недостатки в медных кривых:
- В среде, насыщенной влагой и содержащей углекислый газ, поверхность отводов покрывается зеленоватым налетом (патиной). При этом его не рекомендуют счищать, так как он играет роль защитного слоя.
- Высокая стоимость, хотя профессионалы-монтажники утверждают, что при умелом использовании медной продукции она сопоставима с полимерными образцами.
- Возникновение очагов коррозии в местах соприкосновения с другими металлами, пересечения электропроводящих проводов.
- Диаметр мягкой трубы ограничен 28 мм.
- Отожженный отвод выровнять в идеальную прямую практически невозможно. Поэтому открытая система из таких изделий выглядит неопрятной. Но для скрытой прокладки она подойдет.
Еще одно спорное мнение: медные трубы не подходят для питьевой воды. Ионы меди в воде вредны для человеческого организма.
Противники этой точки зрения утверждают, что медные изделия активно используются для систем водоснабжения за рубежом.
Технические характеристики
Медь — мягкий и ковкий металл. При плотности 8,92 г/см³ плотность меди выше, чем у стали (7,85 г/см³). Хотя медь очень гибкая, она обладает высокой прочностью. Медь выдерживает высокие и низкие температуры (о т-100° до +200°), не становясь хрупкой или мягкой. Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью.
Медь не подвержена коррозии (точнее, она пассивирована тонким оксидным слоем), но переносит лишь слабоагрессивные кислотные и щелочные среды.
Медные трубы малого диаметра имеют прочность, аналогичную прочности стальных изделий, но прочность снижается по мере увеличения диаметра трубы. Пластичность металла позволяет изготавливать изделия с тонкими и очень тонкими стенками. Можно производить очень тонкие трубки с тонкими стенками — диаметром от 3 мм, что делает медные изделия незаменимыми при производстве некоторых бытовых приборов, систем охлаждения и кондиционирования воздуха, химического оборудования и автотранспорта.
Химическая инертность имеет решающее значение для очень долгого срока службы медных изделий — срок службы медной сетки достигает 100 лет (возможно, даже больше).
Сферы применения
Медные трубы используются очень широко:
- В системах отопления. Прочность, не подверженность коррозии, долговечность, высокая теплопроводность делают медные изделия очень привлекательными для прокладки систем отопления. Повсеместное применение медных труб для отопления тормозится только их ценой.
- В системах водоснабжения. Идея проложить практически вечный водопровод всегда заманчива.
- В газопроводах небольших диаметров – обычно это разводка газа в доме или квартире. Медь и ее сплавы являются материалом первого выбора при производстве газового оборудования и прокладке газопроводов низкого и среднего давления.
- В гидравлических системах управления в энергетике.
- В транспортных средствах и некотором оборудовании применяют медные топливные трубопроводы, трубопроводы тормозных систем.
- В теплообменниках во всевозможном холодильном и климатическом оборудовании – ни один холодильник и система кондиционирования невозможна без использования медной трубы с ее высокой теплопроводностью; в солнечных батареях.
- В машиностроении, авиастроении, в промышленности во всевозможных гидравлических системах.
- В измерительной технике.
- В некоторых видах промышленного оборудования и приборах, бытовой технике.
- В теплообменниках и теплоотводящих устройствах, тепловых трубках. Например, в каждом ПК имеется компьютерный кулер – устройство для охлаждения процессора персонального компьютера.
- Особо стоит выделить столь близкие частному домовладельцу газовые отопительные котлы и водонагреватели – в них передача тепла происходит через медный теплообменник.
Технология производства
Медные трубы могут быть сварными или бесшовными. Медь — очень податливый материал, что позволяет относительно легко производить высококачественные бесшовные трубы. По этой причине сварные медные трубы почти никогда не производятся.
Бесшовные изделия производятся с использованием трех процессов:
- Волочением.
- Прокаткой.
- Прессованием.
Как правило, технология производства бесшовных изделий включает в себя следующие этапы:
- Подготовка заготовки.
- Волочение, холодная прокатка или горячее прессование.
- Термообработка.
- Смазка труб и инструмента.
- Обработка готовых изделий и полуфабрикатов.
- Намотка в бухты либо резка на хлысты.
Волочение — протягивание холодной заготовки через штамп, форму или волочильную машину; в этом процессе металл сжимается на 30% и вытягивается. Процесс рисования повторяется несколько раз, пока не будут достигнуты желаемые размеры конечного продукта. Процесс волочения чередуется с промежуточным отжигом и смазкой деталей. После вытяжки готовые изделия имеют точные размеры и однородную форму, а шероховатость поверхности минимальна.
Прокатка — Готовая продукция производится путем деформации заготовки между двумя вращающимися валками. В массивной заготовке просверливается круглое отверстие для получения цилиндрической заготовки. Готовые изделия подвергаются термической обработке (отжигу) для снятия напряжений. Прокатка позволяет получать изделия с точными геометрическими размерами и отличным качеством поверхности.
Прессование — это производственный процесс, при котором трубка выдавливается из контейнера через отверстие штампа. Перед изготовлением трубы круглый слиток нагревается до температуры 720-880 °C. Затем слиток прессуется, чтобы заполнить весь объем емкости. Затем слиток подвергается сверлению. Затем трубка подвергается экструзии.
В каждом процессе производства медь распиливается — она становится более твердой и жесткой и теряет свою пластичность. Поэтому готовые изделия подвергаются термической обработке — отжигу, то есть нагреву до 600-700 °C и медленному охлаждению. Отожженные трубы мягкие и производятся в бухтах. Неотожженные трубы являются жесткими и изготавливаются в виде заготовок или отрезаются по длине.
Читать: Стоит ли использовать медные трубы для водопровода: подводные камни и нюансы практического монтажа.
Сравнение трубопроводов из меди, пластика и стали
В современных жилых домах для водопровода часто выбирают полипропиленовые трубы, которые считаются лучшим решением по многим параметрам. Если это действительно так, то это можно понять, сравнив свойства полипропилена и меди в водопроводных трубах.
Сравнение можно легко провести на основе следующих параметров: Срок службы, стоимость, эксплуатационные характеристики. Срок службы медных труб и полимерных труб составляет 50 лет и более. Однако, если медная система немного превышает этот предел и продолжает работать, полипропиленовая система может столкнуться с проблемами.
Срок службы в значительной степени зависит от таких факторов, как температура среды, рабочее давление и качество монтажа. Качество труб и фитингов может быть ниже указанного, если нарушена технология при производстве гранулята полипропиленового пластика или при производстве готовой продукции.
Стоимость медных труб намного выше, чем полипропиленовых. Это объясняется тем, что в цене медной продукции сочетаются высокая стоимость этого ценного цветного металла и стоимость энергоемкого и энергозатратного производства.
На фоне медных труб полипропиленовые трубы кажутся более перспективным вариантом. Однако для монтажа требуются полипропиленовые фитинги и компенсаторы — дополнительные элементы, которые повышают надежность, но при этом влияют на бюджет строительства. Отсутствие компенсаторов неизбежно сказывается на сроке службы и приводит к протечкам и ремонту. В итоге, общие затраты на оба типа трубопроводов сопоставимы, но расходы на пластик гораздо больше.
Эксплуатационные характеристики меди кажутся более привлекательными. Он лучше выдерживает давление и перепады температур (при отоплении медными трубами); металлические стенки расширяются и сжимаются, не теряя своей целостности, чего нельзя сказать о пластике. Кроме того, соединения медных элементов более надежны.
В отличие от пластика, медь не боится ультрафиолетовых лучей солнца и хлора водопроводной воды. Хлор является сильным окислителем для полипропилена и разъедает внутреннюю поверхность пластиковых водопроводных труб. Медь не подвергается воздействию хлора и образует патину — защитный слой в виде тонкой оксидной пленки.
Свойства медных и стальных изделий в основном сопоставимы, но медные трубы имеют следующие преимущества:
- Значительная прочность на разрыв и устойчивость к коррозии работают на надежность водопровода из меди; срок эксплуатации в 2-3 раза выше, чем у аналогичной системы из стали.
- Меньшая материалоемкость снижает себестоимость продукции. Толщину медных стенок не надо делать с запасом (в стальном прокате учитывается риск коррозии).
- Коэффициент трения меди меньше, чем стали, поэтому можно выбирать медные трубы меньшего диаметра.
- Соединения труб в медном водопроводе более надежны, чем в стальном, где соединения нуждаются в регулярном осмотре и обслуживании.
- Для монтажа используют не только резьбовое соединение, но и пайку.
Видео описание
О свойствах и монтаже медных труб в следующем видео:
Благодаря свойствам меди, трубы, изготовленные из этого металла, обладают привлекательными эксплуатационными характеристиками. Однако медные трубы могут функционировать только в определенных технических пределах. Для обеспечения надежной работы внутреннего распределения системы водоснабжения следует придерживаться следующих рекомендаций:
- Ограничение допустимой скорости потока. Для систем отопления скорость ограничивается 0,5 м/с, для систем водоснабжения – не более, чем 2 м/с.
- Требование предварительной очистки воды. На входе в систему должны стоять фильтры грубой очистки (от механических примесей). Без фильтрации взвешенные частицы будут воздействовать на стенки, что запустит коррозийные процессы.
- Чтобы избежать преждевременного износа, желательно поддерживать жесткость воды в пределах1,42–3,42 мг/л (показатель кислотности рН – в пределах 6,0–9,0, а лучше сузить до 7,5-8,5). Более жесткая вода будет разрушать патину (защитную оксидную пленку) на внутренней поверхности труб, что приведет к усилению коррозии (санитарные нормы СанПиН 2.1.4.1074 по водоподготовке).
- При монтаже трубопровода для домашних систем (когда вода используется для питья) запрещается использовать токсичный для людей свинцовый припой.
- В системах отопления из меди контролируется только содержание кислорода в теплоносителе (воде); оно не должно превышать 0,1 мг/л.
Видео описание
О медных трубах для питьевой воды в следующем видео:
Промышленность выпускает широкий ассортимент медных труб и фитингов для них. Они различаются по своему назначению и позволяют объединять системы водоснабжения в различные конфигурации. Для систем горячего и холодного водоснабжения в домашних хозяйствах подходят изделия с сечением 20-50 мм.
Существует два метода монтажа труб из меди или медных сплавов:
- Резьбовые соединения с обжимными кольцами (разборные). Такой монтаж может выполнить даже новичок, имея под рукой стандартный набор инструментов (например, гаечные ключи).
- Пайка двух видов: высоко- и низкотемпературная. Пайка позволяет получить более надежное соединение, но требует навыков, понимания процесса и знания техники безопасности.
Для монтажа медных труб обычно выбирают метод низкотемпературной сварки с помощью сварочной лампы или низкотемпературной горелки; также можно использовать газовый баллон со специальным соплом. Для монтажа бытовой системы используется сварка медь-олово или серебро; сварка олово-свинец исключается.
Медь обладает высокой теплопроводностью, а это значит, что потери тепла при передаче горячей воды неоправданно высоки. Поэтому для систем отопления и горячего водоснабжения рекомендуется использовать трубы с оболочкой, чтобы уменьшить потери тепла. Оболочка может быть изготовлена из мягкого пенополиуретана, полиэтилена или резины и может иметь толщину до 20-30 мм и более.
Чем покрасить медные трубы отопления
При выборе краски необходимо учитывать следующее: Она не должна обесцвечиваться при высоких температурах, должна защищать от внешних воздействий и не отслаиваться. Для цветных металлов требуется грунтовка для выравнивания краски. Подходит свинцово-сульфатная грунтовка 81.
Помните, что краска не впитывается и должна наноситься аккуратно кистью. Можно добиться более или менее равномерного покрытия после нанесения двух слоев. С аэрозольными баллончиками несколько проще обращаться, так как они наносятся более равномерно.
Краски на масляной основе нельзя использовать для медных труб, так как они темнеют из-за повышенной температуры в системах отопления. Подходят следующие лаки: Лаки ПФ-115, 156, 167, 187, 223 и 519, лаки на алкидных смолах, полиуретановые лаки и ГФ-119. Разрешенные лаки: ВЛ-51 или этаноловый лак с алюминиевой пудрой в соотношении 9 к 1.
Отзывы и опыт эксплуатации
Медные трубы одни считают отличным решением, другие — неприемлемым. Но это действительно характерно для любой технологии и материала. Единственное, на что люди обращают внимание, и к чему стоит прислушаться, это то, что медь начинает разлагаться в кислой среде. Поэтому используйте охлаждающую жидкость с нейтральным или слегка щелочным значением PH. Также не рекомендуется использовать радиаторы из стали, алюминия или чугуна. Важно защитить систему от блуждающих токов (заземление и диэлектрические уплотнения обязательны), иначе возникнут химические или электрохимические повреждения. Однако в системах центрального отопления от беды не избавишься — теплоноситель насыщен железом, и если твердые частицы могут быть задержаны фильтром, то растворенных не избежать.
Еще один совет от опытного сантехника: медь очень чувствительна к контакту с бетоном (она окисляется). Скорость износа зависит от состава стены, но в любом случае лучше установить трубу в ПВХ-оболочку или аналогичный изоляционный материал.
Еще один совет от мастера, но уже по поводу сварки: важно не переусердствовать. Во-первых, излишнее усердие может заварить весь зазор (это особенно важно для труб малого диаметра), во-вторых, если мягкий припой перегреть, паста будет гранулироваться, что приведет к образованию свищей, и в-третьих, не стоит переусердствовать с количеством припоя. Если у вас нет опыта, попрактикуйтесь в сварке на небольших отрезках трубы: так вы сможете проверить зазор и герметичность соединения. Как только у вас появится некоторый опыт, вы сможете приступить к сварке системы.
Итоги
Как видите, медные трубы для отопления — это хороший, но не идеальный выбор. У этого материала много достоинств, но не меньше и недостатков. Возможна коррозия — это может быть результатом неправильного состава охлаждающей жидкости, высокого давления или бьющей воды. И следует помнить, что срок службы медных радиаторов напрямую зависит от правильности проектирования и монтажа, то есть, даже если вы используете качественный отпуск, но сварку или «кривые» руки, длительной эксплуатации не будет. А профессионалов, умеющих работать с медью, сегодня ох как мало, да и стоимость их услуг (помимо материалов) тоже очень дорогая. Может быть, потому, что сегодня его редко используют, тем более что есть хорошая замена — полипропилен (армированный) или ламинат с металлической основой.
Наконец, несколько образовательных видеороликов с полезной информацией. В этом видео есть небольшая заметка о типах сварных швов.
А в этом видео есть материал о том, как сделать медные фитинги. Интересно…
