Что такое медная труба, характеристики, сферы применения, монтаж. Что такое медные трубы?

При взаимодействии меди с такими металлами, как цинк или алюминий, происходит электролиз, в результате которого выделяется значительное количество газа и наблюдается ускоренное разрушение труб. Поэтому использование алюминиевых радиаторов, а также стали, покрытой цинком, или труб из этих материалов категорически не рекомендуется в медных системах, так как это может привести не только к утечкам, но и к серьезным повреждениям всей системы.

Медные трубы.

Медные трубы представляют собой ключевые элементы при создании трубопроводов, которые применяются в различных областях. Они являются основным выбором благодаря своим уникальным свойствам. К медным трубам также можно отнести металлические и пластиковые изделия, однако у каждого из типов имеется ряд особенностей и технических характеристик. Одним из главных достоинств медных труб считается бесшовная технология их производства, что обеспечивает их прочность и надежность.

Для вычисления массы трубы или ее длины можно воспользоваться специальным трубным калькулятором, который значительно упрощает процесс расчетов.

Медные трубы обладают высокой химической стойкостью, так как не реагируют с большинством химических веществ и полностью непроницаемы для многих жидкостей, включая масла и гербициды. Кроме того, вирусы и бактерии не могут проникнуть в трубопровод из меди. Давайте подробнее рассмотрим преимущества медных труб.

Особенности и преимущества медных труб.

• Медные и пластиковые трубы практически не подвержены образованию наростов или отложений на внутренней поверхности, таких как известковый налет, что значительно упрощает их эксплуатацию.
• Медная труба с успешностью выдерживает широкий диапазон температур — от минус 200 до плюс 250 градусов, при этом проявляя незначительное термическое расширение, что особенно важно в системах отопления.
• Хлор, содержащийся в обычной водопроводной воде, формирует на поверхности меди защитную плёнку, обладающую высокой прочностью. В отличие от многих других материалов, медь сохраняет свои свойства даже под воздействием умеренно хлорированной воды.
• Сравнительно небольшая труба медного диаметра в ¼ дюйма обладает хорошей пластичностью. Это качество значительно повышает уровень безопасности медных водопроводных труб: в случае замерзания воды мороз не приводит к разрушению, а также не нарушает герметичность системы.
• У медных труб имеется низкий коэффициент шероховатости, что превосходит большинство полимерных и металлических труб. Такая особенность позволяет использовать трубы меньшего диаметра для выполнения тех же функций, что и у обычных труб.
• Медные трубы достаточно легкие, что положительно сказывается на процессе укладки трубопроводов. Влага в воздухе не вызывает их окисления; лишь на поверхности может образовываться зеленоватая пленка.
• Главное отличие медных труб от пластиковых материалов заключается в том, что они не реагируют на ультрафиолетовое излучение, что позволяет использовать их в открытых системах.
• Для улучшения внешнего вида медных труб их могут окрашивать специальными красками, а также выпускаются хромированные варианты труб из меди.

Основной сплав, который используется для производства медных труб, получил название «фосфористая оксидированная медь». Данный сплав состоит более чем на 99,9% из меди и серебра, при этом он содержит от 0,015% до 0,04% фосфора. Этот тип меди, обозначаемый как CU-DPH по стандартам DIN 1412, прекрасно подходит для сварочных и пайочных работ. Высокие антикоррозийные характеристики этого сплава обеспечивают долговечность изделий. Следует отметить, что такие важные свойства, как твердость и пластичность, не теряются с течением времени. В среднем срок службы медных труб (и фитингов) составляет от 50 до 80 лет. Стоит упомянуть, что медные трубы по ГОСТ 617-19 плавятся при температуре 1 083˚С.

Расчёт массы медной трубы.

Вес медной трубы можно рассчитать по следующей формуле: Q = ( D — S ) × S × p × c / 1 000.

• Q — массу на погонный метр трубы, выраженную в килограммах;
• D — наружный диаметр трубы в миллиметрах;
• S — толщина стенки трубы в миллиметрах;
• π — математическая константа «пи» (примерно равная 3,14);
• γ — плотность меди — постоянная величина, равная 8,9 кг/л.

Для примера: трубка диаметром 12 мм и толщиной стенки 1 мм длиной 1 м имеет массу примерно 300 г.

Чем отличается отожженная медная труба от неотожженной

Основные различия между этими типами определяются дополнительным отжигом проката.

Неотожженные (цельные) трубы производятся методом волочения, прокатки или прессования. Их прочность на разрыв находится в пределах 340-450 МПа с пределом деформации — 6%.

В отличие от этого, для производства мягких, отожженных труб готовые изделия дополнительно обрабатывают, то есть нагревают при температуре 600-700 градусов Цельсия. Эта термообработка делает медные отожженные трубы более пластичными и гибкими, увеличивая прочность на разрыв до 40% от первоначальной длины.

Такие трубы поступают в продажу в рулонах, длиной по 25 или 50 метров.

Таким образом, именно в этой технологии зарыты различия между отожженными и неотожженными трубами.

Отожженные отводы имеют преимущества благодаря своей податливости, к примеру:

• Ускорение монтажа трубопроводов, имеющих сложную конфигурацию.
• Способность деформироваться, а затем восстанавливаться до своей первоначальной формы под механическим воздействием. Следует заметить, что отожженные трубы могут выдержать до пяти циклов заморозки без каких-либо повреждений.

Стоимость отожженных металлических изделий несколько выше, чем стоимость неотожженных.

Технология производства отожженных и неотожженных труб

Процесс производства медных труб следует таким этапам:

1. Производство меди начинается с добычи сырья. Добытые руды перерабатываются на обогатительных фабриках.
2. Из обогащенной руды получают медные концентраты, из которых затем выплавляют в слитках черновую медь с чистотой 98-99%.
3. Эти слитки далее превращают в трубные заготовки, либо горячим прессованием, либо горячей прокаткой. После этого заготовки проходят этапы холодной катанки и холодного волочения для придания необходимых размеров.
4. Завершающие операции включают отжиг и чистовое волочение. Мягкие, отожженные трубы подвергаются дополнительному отжигу — нагреву до 700 градусов. После охлаждения они приобретают нужные характеристики.

Нормативная документация

В Европе качество медных отводов регулируется стандартом EN 1057, продукция, изготовленная в соответствии с которым, имеет маркировку DVGW.

В России же промышленное производство медных отводов регулируется стандартами ГОСТ, а также техническими условиями, разработанными производителями и утвержденными соответствующими органами стандартизации.

Требования ГОСТ и размеры по стандарту

Национальные стандарты очень часто соответствуют общеевропейским стандартам или являются с ними полностью синхронизированными. Например, медные трубы, предназначенные для бытового водоснабжения, изготавливаются с соблюдением ГОСТ 52318, что соответствует международному стандарту EN 1057.

Основным российским нормативным документом, регулирующим продукцию из медных труб, является ГОСТ 617-2006, в котором указаны марки меди для производства различных видов кривых и мерной продукции.

Химический состав медных изделий подробно изложен в ГОСТ 859-2001.

Существуют также ряд стандартов, регламентирующих производство определенных видов медных отводов. Например, ГОСТ 11383-75 описывает параметры, по которым изготавливаются тонкостенные круглые трубы из меди и латуни.

Размеры отводов определяются по внешнему сечению, длине и толщине стенки. Наружный диаметр варьируется от 0,35 мм до 360 мм.

Толщина стенок варьируется от 0,05 до 30 мм. Компактные отводы изготавливаются длиной от 3 до 5 метров, а отожженные разновидности 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». Важно понимать, что внутренние диаметры обычно измеряются в дюймах и долях дюйма.

В 1990-х годах дюймовые медные трубки широко использовались. Однако на сегодняшний день они почти не представлены на рынке. Современные стандарты устанавливают размер наружного диаметра в миллиметрах и толщину стенки медных отводов.

Внутреннее сечение трубы вычисляется путем вычитания удвоенной толщины стенки из внешнего сечения. Перевод в дюймы основывается на расчете: 1 дюйм равен 25,4 см.

Достоинства и недостатки

Рассмотрим преимущества и недостатки медных труб.

К положительным характеристикам можно отнести следующие аспекты:

• Высокие значения как электропроводности, так и теплопроводности, что делает медные трубы отличным выбором для систем отопления и водоснабжения.
• Сравнительно высокая прочность даже при тонких стенках, сравнимая с прочностью стальных труб.
• Устойчивость к коррозии и длительный срок службы, который может достигать 100 лет, является еще одной весомой причиной для их выбора.
• Способность переносить высокие перепады температур — от -100 до +250 C, что делает их универсальными в различных климатических условиях.
• Краткие варианты обработки, такие как пайка, сварка, методы давления и резки, дают возможность создания сложных конструкций.

Тем не менее, среди недостатков медных труб можно выделить:

1. В средах, насыщенных влагой и углекислым газом, поверхность может покрываться зеленоватым налетом (патиной). Его не рекомендуется счищать, так как он служит защитным слоем.
2. Относительно высокая стоимость медных труб по сравнению с другими материалами. Однако многие профессионалы утверждают, что при должном использовании они оправдывают свои затраты.
3. Появление коррозии в местах соприкосновения с другими металлами, что может свидетельствовать о проблемах в системе.
4. Диаметр мягкой медной трубы ограничен 28 мм, что может ограничить возможности применения.
5. Отожженные отводы сложно выровнять в идеальную прямую линию, что может создает проблемы с эстетическим видом открытой системы. Однако они отлично подходят для скрытой прокладки.

Существуют также мнения о том, что медные трубы не предназначены для питьевой воды, поскольку содержащиеся в ней ионы меди могут быть вредны для здоровья.

Однако, противники данной точки зрения утверждают, что медные изделия активно применяются в системах водоснабжения за рубежом, не причиняя вреда людям.

Технические характеристики

Медь — это мягкий и ковкий металл. С плотностью 8,92 г/см³ она опережает сталь, плотность которой составляет 7,85 г/см³. Несмотря на свою гибкость, медь обладает высокой прочностью и способна выдерживать как высокие, так и низкие температуры (от -100° до +200°) без потери жесткости. Также медь характеризуется высокой тепло- и электропроводностью.

Медь не подвержена коррозии благодаря образованию тонкой оксидной пленки, однако она устойчива только к слабоагрессивным кислотам и щелочам.

Медные трубы малого диаметра обладают прочностью, аналогичной прочности стальных изделий, но величина прочности снижается при увеличении диаметра трубы. Пластичность меди позволяет создавать изделия с тонкими и очень тонкими стенками. Можно производить очень тонкие трубки, имеющие диаметр от 3 мм, что делает медные изделия жизненно важными для производства различных бытовых приборов, систем охлаждения, химического оборудования и автотранспорта.

Химическая инертность меди имеет принципиальное значение для обеспечения долгого срока службы медных изделий. Ожидается, что срок службы медной сетки будет достигать 100 лет и может составлять даже больше.

Сферы применения

Применение медных труб широко и разнообразно:

• В системах отопления. Прочность, коррозионная стойкость, долговечность и высокая теплопроводность делают медные трубы идеальными для создания систем отопления, хотя их высокая стоимость может стать препятствием для их широкого применения.
• В системах водоснабжения. Идея установки практически вечного и надежного водопровода является крайне привлекательной для многих.

• В газопроводах небольших диаметров, используемых для разводки газа в домах или квартирах. Медь и ее сплавы считаются лучшими материалами для производства газового оборудования и трубопроводов низкого и среднего давления.
• В гидравлических системах управления, применяемых в энергетике.
• В транспортных средствах, в оборудовании, требуется использование медных топливных трубопроводов и трубопроводов тормозных систем.
• В теплообменниках различного холодильного и климатического оборудования: ни одно устройство для охлаждения, включая холодильники и системы кондиционирования, не может обойтись без медных труб благодаря их высокой теплопроводности; в солнечных коллекторах.
• В машиностроении, авиастроении и различной промышленности, особенно в гидравлических системах.
• В измерительной технике.
• В различных приборах, а также в некоторых видах промышленного оборудования и бытовой технике.
• В теплообменниках и системах теплоотведения, таких как тепловые трубки. Например, компьютерные системы имеют кулеры, предназначенные для охлаждения процессоров.
• Особенно стоит выделить газовые отопительные котлы и водонагреватели, в которых тепло передается через медный теплообменник.

Технология производства

Медные трубы подразделяются на сварные и бесшовные. Высокая податливость меди позволяет без особых усилий изготавливать качественные бесшовные трубы, поэтому сварные изделия на производстве практически не встречаются.

Бесшовные трубы изготавливают с использованием трех технологических процессов:

• Волочение.
• Прокатка.
• Прессование.

В технологическом процессе производства бесшовных медных труб обычно реализуются следующие этапы:

• Подготовка заготовки.
• Замещение, холодная прокатка или горячее прессование.
• Термообработка.
• Смазка труб и инструмента.
• Обработка готовых изделий и полуфабрикатов.
• Скручивание в бухты или резка на отрезки.

В процессе волочения осуществляется протягивание холодной заготовки через штамп, а также формы или волочильную машину. В этом процессе металл сжимается на 30% и вытягивается. Процесс волочения повторяется несколько раз до достижения необходимых размеров конечного продукта. При этом промежуточный отжиг и смазка изделий необходимы. Готовые изделия имеют точные размеры, однородную форму и минимальную шероховатость поверхности.

Прокатка осуществляется путем деформации заготовки между двумя вращающимися валками. Готовую продукцию также подвергают термической обработке (отжигу для снятия напряжений). Данный метод позволяет производить изделия с точными геометрическими размерами и отличным качеством поверхности.

Прессование — это процесс, при котором трубка выдавливается из контейнера через отверстие штампа. Перед тем как трубка будет изготовлена, круглый слиток нагревают до температуры 720-880 °C. Затем слиток прессуется для заполнения всего объема емкости, после чего выполняется сверление, а затем трубка экструзируется.

Следует отметить, что в ходе этих процессов медь становится более твердой и жесткой, что снижает пластичность. Поэтому готовые изделия нуждаются в термической обработке — отжиге, который заключается в нагреве до 600-700 °C с последующим медленным охлаждением. Остуженные отожженные трубы будут мягкими и, как правило, изготавливаются в рулонах. Неотожженные трубы, в отличие от них, являются более жесткими и производятся как заготовки или нарезаются на фиксированную длину.

Читать: Стоит ли использовать медные трубы для водопровода: подводные камни и нюансы практического монтажа.

Сравнение трубопроводов из меди, пластика и стали

В современных строительных проектах для водопровода часто выбирают полипропиленовые трубы, которые считаются более оптимальным решением по множеству параметров. Давайте разберем, так ли это, сравнив свойства полипропилена и меди.

Сравнение может быть осуществлено на основе следующих параметров: срок службы, стоимость и эксплуатационные характеристики. Срок службы медных и полимерных труб составляет 50 лет и более. Однако, если медная система может немного превышать этот срок, продолжая функционировать, то полипропиленовые трубы могут столкнуться с проблемами.

Срок службы в значительной степени определяется факторами, такими как температура среды, рабочее давление и качество монтажа. Низкое качество труб и фитингов также может возникнуть, если была нарушена технология производства как гранулята полипропиленового пластика, так и готовой продукции.

На практике стоимость медных труб значительно выше, чем у полипропиленовых. Это объясняется тем, что в цену медной продукции входит высокая стоимость этого ценного цветного металла, а также затраты на энергоемкое производство.

На фоне медных труб полипропиленовые трубы кажутся более выгодным вариантом. Однако для монтажа необходимо использование полипропиленовых фитингов и компенсаторов, которые добавляют дополнительные расходы в проект, но увеличивают надежность системы. Кроме того, отсутствие компенсаторов потенциально угрожает сроку службы системы, что может привести к протечкам и дорогому ремонту. В результате общие расходы на оба типа трубопроводов могут оказаться сопоставимыми, хотя расходы на пластик часто выше.

Эксплуатационные характеристики меди выглядят более привлекательными. Она гораздо лучше справляется с высоким давлением и перепадами температуры, особенно в отопительных системах. А металлические стенки, подверженные расширению и сжатию, остаются целыми, что не может быть сказано о пластиковых трубах. Кроме того, соединения медных трубопроводов, как правило, более надежные.

В противовес пластиковым трубам, медь не боится воздействия ультрафиолетовых лучей и хлора, присутствующего в водопроводной воде. Хлор является мощным окислителем полипропилена, быстро разрушая его внутреннюю поверхность, тогда как медь не подвержена влиянию хлора и образует защитную патину в виде тонкой оксидной пленки.

Сравнение свойств медных и стальных изделий подтверждает, что медные трубы имеют несколько преимуществ:

• Высокие прочностные характеристики и коррозионная стойкость обеспечивают долгую и надежную работу системы водоснабжения из меди. Ожидаемый срок службы в 2-3 раза превышает аналогичные системы из стали.
• Сниженная материалоемкость приводит к снижению себестоимости, так как толщину стенок медных изделий не нужно увеличивать с запасом, в отличие от стального проката, где учитывается риск коррозии.

• Коэффициент трения для меди ниже, чем у стали, поэтому можно использовать трубы меньшего диаметра.
• Соединения в медном водопроводе более надежны, чем в стальных системах, где соединения необходимо регулярно проверять и обслуживать.
• Для монтажа могут использоваться не только резьбовые соединения, но и пайка, что дополняет возможности при работе с медью.

Видео описание

О свойствах и монтаже медных труб можно узнать из следующего видео:

Благодаря всем своим характеристикам, трубы, сделанные из меди, обладают привлекательными эксплуатационными параметрами. Однако медные трубы могут функционировать только при определенных технических условиях. Для обеспечения надежной работы системы водоснабжения рекомендуется придерживаться следующих рекомендаций:

• Ограничение допустимой скорости потока. Для систем отопления эта скорость не должна превышать 0,5 м/с, для систем водоснабжения — 2 м/с.
• Предварительная очистка воды. На входе в систему обязательно должны стоять фильтры грубой очистки, что исключит механические примеси. Без такой фильтрации взвешенные частицы будут оказывать негативное воздействие на стенки труб и могут привести к коррозии.

• Для предотвращения преждевременного износа рекомендуется поддерживать жесткость воды в пределах 1,42–3,42 мг/л (показатель рН — в диапазоне 6,0–9,0, что наиболее оптимально в пределах 7,5–8,5). Более жесткая вода может разрушить патину (защитную оксидную пленку) на поверхности труб, что приведет к активизации коррозийных процессов (санитарные нормы СанПиН 2.1.4.1074 по водоподготовке).
• При монтаже трубопроводов для бытовых систем, где вода используется для питья, запрещено применять токсичный свинцовый припой.
• В системах отопления необходимо контролировать содержание кислорода в теплоносителе, и оно не должно превышать 0,1 мг/л.

Видео описание

О медных трубах для питьевой воды в следующем видео:

Промышленность предлагает широкий ассортимент медных труб и подходящих фитингов. Эти изделия различаются по своему назначению и позволяют создавать трубопроводные системы в самых разнообразных конфигурациях. Для систем горячего и холодного водоснабжения в домах обычно подходят трубы с сечением от 20 до 50 мм.

Существует два основных метода монтажа труб из меди или ее сплавов:

• Резьбовые соединения с обжимными кольцами (разборные). Такие соединения достаточно просто собрать и выполнить даже новичку с минимальным набором инструмента, таким как гаечные ключи.
• Пайка, которая может быть высоко- или низкотемпературной. Этот метод сварки обеспечивает более надежное соединение, однако требует определенного уровня навыков, а также понимания технологических процессов и соблюдения техники безопасности.

При монтаже медных труб используется низкотемпературная пайка, которая осуществляется с применением сварочной лампы или низкотемпературной горелки. Также можно использовать газовый баллон с подходящим соплом. Для монтажа в бытовых системах применяются медно-оловянные или медно-серебряные сварки; использование олово-свинцовых сплавов строго запрещено.

Из-за высокой теплопроводности меди потери тепла при передаче горячей воды могут быть существенно велики. Поэтому для систем отопления и горячего водоснабжения рекомендуется использовать трубы с оболочкой для уменьшения потерь тепла. Оболочка может быть сделана из мягкого пенополиуретана, полиэтилена или резины и иметь толщину до 20-30 мм и более.

Чем покрасить медные трубы отопления

При выборе краски важно учитывать следующее: она не должна обесцвечиваться при высоких температурах, обеспечивать защиту от внешних воздействий и не отслаиваться. Для окраски цветных металлов потребуется предварительная грунтовка, чтобы выровнять поверхность. Подходит свинцово-сульфатная грунтовка 81.

Важно помнить, что краска не проникает в материал и должна наноситься аккуратно кистью. Для получения равномерного покрытия необходимо нанести несколько слоев краски. Аэрозольные баллончики позволяют более равномерно распределить краску.

Краски на масляной основе для медных труб не подходят, так как их оттенок темнеет при повышенных температурах в отопительных системах. Среди подходящих лаков можно выделить: Лаки ПФ-115, 156, 167, 187, 223 и 519, а также лаки включая алкидные, полиуретановые и ГФ-119. Разрешается использование лаков ВЛ-51 или этаноловых лаков с алюминиевой пудрой в соотношении 9 к 1.

Отзывы и опыт эксплуатации

Медные трубы имеют поклонников и противников. Это типично для любого материала, но есть несколько факторов, на которые стоит обратить внимание. Например, медь подвержена разрушению в кислой среде, поэтому рекомендуется использовать охлаждающую жидкость с нейтральным или слегка щелочным значением PH. Также не целесообразно применять радиаторы из стали, алюминия или чугуна. Необходимо защитить всю систему от блуждающих токов, что достигается с помощью заземления и диэлектрических уплотнений; в противном случае могут возникнуть как химические, так и электрохимические повреждения. Однако в системах центрального отопления избежать этого сложно, так как теплоноситель может содержать растворенные частицы железа.

Вот еще один совет от опытного мастера: медь крайне чувствительна к контакту с бетоном, поскольку окисляется. Скорость этого процесса зависит от химического состава стен, но в любом случае лучше всего укладывать медные трубы в защитные ПВХ-оболочки или подобные изоляционные материалы.

Также следует учесть, что при сварке меди очень важен баланс: чрезмерное нагревание может привести к завариванию зазора (это особенно критично для маленьких труб), перегрев мягкого припоя может вызвать грануляцию пасты, создавая свищи, и слишком большое количество припоя также нежелательно. Если у вас нет достаточного опыта, стоит сначала попробовать свои силы на мелких кусочках трубы, чтобы привыкнуть к зазору и обеспечить герметичность соединений. Получив некоторый опыт, можно приступать к сварочным работам на настоящей системе.

Итоги

Подводя итог, можно сказать, что медные трубы для отопления представляют собой хороший, хотя и не идеальный выбор. Они предлагают несколько значительных преимуществ, но их недостатки также очевидны. Возможность коррозии в системе может быть связана как с неправильным составом охлаждающей жидкости, так и с высокими давлениями или динамичной средой. При этом срок службы медных радиаторов в значительной степени зависит от схемы проектирования и исполнения монтажных работ. Даже если в системе используются качественные трубы, ошибки в сварке или неаккуратное исполнение могут привести к отказу всей системы. В то же время найти квалифицированных специалистов, умеющих работать с медью, становится все сложнее, а стоимость их услуг может быть весьма высока. Это и способствовало тому, что медные трубы в последнее время используются все реже, и становится все более популярной альтернатива в виде полипропиленовых (армированных) или ламинатных труб с металлической основой.

В заключение, предлагаю вам ознакомиться с несколькими образовательными видеороликами, в которых содержится полезная информация. В одном из них рассматриваются различные типы сварных швов.

А в этом видео показано, как сделать медные фитинги. Информация будет полезной…