Медные трубы доступны в двух основных типах труб — сантехнические трубы и трубы для кондиционирования воздуха/охлаждения (ACR), и как в тянутом (твердом), так и в отожженном (мягком) состоянии. Благодаря высокому уровню коррозионной стойкости они используются в системах распределения воды, линиях передачи нефтяного топлива, системах негорючего медицинского газа и в качестве линии хладагента в системах HVAC . [1] Медные трубы соединяются с помощью раструбного соединения, компрессионного соединения, прессованного соединения или пайки. [2]
Мягкие (или пластичные) медные трубки можно легко согнуть, чтобы обойти препятствия на пути трубки. В то время как упрочнение процесса волочения, используемое для определения размера трубки, делает медь твердой или жесткой, ее тщательно отжигают, чтобы снова сделать мягкой; поэтому ее производство обходится дороже, чем неотожженные жесткие медные трубки. Ее можно соединить любым из трех методов, используемых для жесткой меди, и это единственный тип медных трубок, подходящий для соединений с развальцовкой. Мягкая медь является наиболее популярным выбором для линий хладагента в сплит-системах кондиционирования воздуха и тепловых насосах .
Жесткая медь является популярным выбором для водопроводов. Жесткие или «жесткие» медные трубки обычно называют «трубами». Медные «трубы» обозначаются номинальным размером трубы или внутренним диаметром. Они соединяются с помощью пайки/выплавки, прокатки канавок, сжатия или обжима/прессовки. Жесткая медь, жесткая из-за упрочнения в процессе волочения, не может быть согнута и должна использовать угловые фитинги , чтобы огибать углы или препятствия. Если ее нагреть и дать остыть в процессе, называемом отжигом , жесткая медь станет мягкой и ее можно будет согнуть/формовать без трещин.
Фитинги под пайку гладкие и легко надеваются на конец секции трубы. Затем соединение нагревается с помощью горелки , и припой вплавляется в соединение. Когда припой остывает, он образует очень прочное соединение, которое может сохраняться десятилетиями. Жесткая медь, соединенная пайкой, является самым популярным выбором для линий водоснабжения в современных зданиях. В ситуациях, когда необходимо сделать много соединений одновременно (например, сантехника нового здания), пайка обеспечивает гораздо более быструю и гораздо менее дорогостоящую работу, чем компрессионные или раструбные фитинги. Термин « потение» иногда используется для описания процесса пайки труб. Наполнитель, используемый для соединений, имеет температуру плавления ниже 800 °F (427 °C).
Пайка — это процесс соединения металлов, при котором два или более металлических изделия соединяются путем расплавления и подачи в соединение присадочного металла , имеющего более низкую температуру плавления, чем прилегающий металл.
Пайка отличается от сварки тем, что она не включает расплавление заготовок, а от пайки — использованием более высоких температур для аналогичного процесса, при этом также требуя гораздо более плотно подогнанных деталей, чем при пайке. Присадочный металл течет в зазор между плотно прилегающими деталями за счет капиллярного действия . Присадочный металл доводится немного выше своей температуры плавления ( ликвидус ), при этом защищаясь подходящей атмосферой, обычно флюсом . Затем он течет по основному металлу (в процессе, известном как смачивание ), а затем охлаждается, чтобы соединить заготовки вместе. [3] Главным преимуществом пайки является возможность соединять одинаковые или разные металлы со значительной прочностью. Присадочный материал, используемый для соединений, имеет температуру плавления выше 800 °F (427 °C).
В компрессионных фитингах используется мягкое металлическое или термопластиковое кольцо (компрессионное кольцо, «оливка» или «феррула»), которое сжимается на трубе и в фитинге с помощью компрессионной гайки. Мягкий металл прилегает к поверхности трубки и фитинга и создает уплотнение. Компрессионные соединения обычно не имеют такого длительного срока службы, как соединения Spot, но во многих случаях они выгодны, поскольку их легко изготовить с помощью простых инструментов. Недостатком компрессионных соединений является то, что их изготовление занимает больше времени, чем Spot, и иногда требуется повторное затягивание с течением времени, чтобы остановить утечки.
Развальцовочные соединения требуют, чтобы конец трубной секции был развернут наружу в форме колокола с помощью инструмента для развальцовки . Развальцовке подлежит только мягкая медь. Затем развальцовочная гайка сжимает этот конец в форме колокола на охватываемом фитинге. Развальцовочные соединения являются трудоемким методом создания соединений, но они достаточно надежны в течение многих лет.
Обжимные соединения, также называемые прессованными фитингами, представляют собой специальные медные фитинги, которые постоянно крепятся к жесткой медной трубке с помощью ручного или электрического обжимного инструмента. Фитинги, изготовленные с уже находящимся внутри герметиком, скользят по трубке, которую нужно соединить. Тысячи фунтов силы на квадратный дюйм давления используются для деформации фитинга и сжатия герметика на внутренней медной трубке, создавая водонепроницаемое уплотнение. Преимущества этого метода в том, что он должен служить столько же, сколько и трубка, на его выполнение уходит меньше времени, чем на другие методы, он чище как по внешнему виду, так и по материалам, используемым для соединения, и в процессе соединения не используется открытое пламя. Недостатки в том, что используемые фитинги труднее найти, и они стоят значительно дороже фитингов типа «пот».
Фитинги Push-to-connect, также известные как push-to-lock или просто push, просто надеваются на конец трубы и удерживаются на месте зубцами внутри фитинга. Для установки не требуются ключи или другие специальные инструменты, кроме инструментов для резки и снятия заусенцев с трубы. В отличие от паяных фитингов, их можно устанавливать на трубы, которые влажные во время установки.
Распространенные толщины стенок медных труб в США, Канаде и Индии: «Тип K», «Тип L», «Тип M» и «Тип DWV»: [5] [6]
Трубы типов K и L обычно выпускаются как в виде холоднотянутых прямых секций, так и в рулонах мягких отожженных труб, тогда как трубы типов M и DWV обычно выпускаются только в виде холоднотянутых прямых секций.
Примечание: типы "L" и "M" часто ошибочно определяются начинающими домашними ремонтниками как предназначенные для "горячего" или "холодного" применения по их красной и синей печати. Это неверное предположение. Печать ссылается только на толщину калибра трубы, которая может повлиять на выбор применения и решить проблемы качества/долговечности выбранного продукта.
В североамериканской сантехнической промышленности размер медной трубы обозначается номинальным диаметром, который на 1 ⁄ 8 дюйма меньше наружного диаметра. Внутренний диаметр варьируется в зависимости от толщины стенки трубы, которая различается в зависимости от размера трубы, материала и марки: внутренний диаметр равен наружному диаметру за вычетом удвоенной толщины стенки.
В североамериканской холодильной промышленности используются медные трубы, обозначенные как ACR (системы кондиционирования и охлаждения на местах), которые определяются по внешнему диаметру (OD) и букве, указывающей толщину стенки. Таким образом, медная труба номиналом один дюйм типа L и 1+Трубки ACR типа D размером 1 ⁄ 8 дюйма имеют абсолютно одинаковый размер, но имеют разные обозначения размеров. Трубки ACR производятся без обработки масел, которые были бы несовместимы с маслами, используемыми для смазки компрессоров в системе кондиционирования воздуха.
За исключением этой разницы между трубами ACR (типы A и D) и водопроводными (типы K, L, M и DWV), тип указывает только толщину стенки и не влияет на наружный диаметр трубы. Тип K 1 ⁄ 2 дюйма, тип L 1 ⁄ 2 дюйма и тип D 5 ⁄ 8 дюйма ACR имеют одинаковый наружный диаметр 5 ⁄ 8 дюйма.
И в США, и в Канаде медные трубы и фитинги продаются только в имперских единицах, поскольку метрические размеры не производятся для использования в Северной Америке. [6] Многие канадские торговцы указывают приблизительные метрические размеры для строительных изделий, но в случае медных труб и фитингов эти приблизительные значения не являются взаимозаменяемыми с метрическими компонентами.
В Европе общепринятыми толщинами стенок являются «Тип X», «Тип Y» и «Тип Z», определенные стандартом EN 1057.
В сантехнической отрасли размер медной трубы измеряется по ее внешнему диаметру в миллиметрах. Обычные размеры — 15 мм и 22 мм. [7] Другие размеры включают внешние диаметры 18 мм, 28 мм, 35 мм, 42 мм, 54 мм, 66,7 мм, 76,1 мм и 108 мм.
Трубка с внешним диаметром 8 мм и 10 мм называется «микроотверстием» и ее проще устанавливать, хотя есть немного повышенный риск засорения накипью или мусором. Иногда ее используют для систем центрального отопления, а для ее подсоединения к радиаторным клапанам используют 15-миллиметровые адаптеры.
В Австралии медные трубы классифицируются как «Тип A», «Тип B», «Тип C» и «Тип D»: [8]
Медные трубы в Австралии обозначаются по их номеру DN (номинальный диаметр), который является номинальным миллиметром, эквивалентным их фактическому имперскому размеру. Например, DN20 — это размер медной трубы с внешним диаметром 19,05 мм или 3 ⁄ 4 дюйма. Хотя размеры труб в Австралии основаны на дюймах, они классифицируются по внешнему, а не внутреннему диаметру (например, номинальная медная труба 3 ⁄ 4 дюйма в Австралии имеет измеренный диаметр 0,750 дюйма снаружи и 0,638 дюйма внутри, тогда как номинальная медная труба 3 ⁄ 4 дюйма в США и Канаде имеет измеренный диаметр 0,875 дюйма снаружи и 0,745 дюйма внутри. [9] Хотя в Новой Зеландии такой же сантехнический кодекс, как и в Австралии, и обе страны используют трубы на основе дюймов, номинированные в миллиметрах, размеры в Новой Зеландии основаны на «номинальном диаметре», а не на «номинальном диаметре» (например, размер 20 в Новой Зеландии имеет внутренний диаметр 0,750 дюйма, [10] в отличие от австралийского DN20, который имеет наружный диаметр 0,750 дюйма). Фактически, новозеландские трубы имеют такие же размеры, как американские и канадские.
Обычно медные трубки припаиваются непосредственно к медным или латунным фитингам, хотя также используются компрессионные , обжимные или раструбные фитинги.
Раньше проблемы с медными трубами подачи включали свинец, используемый в припое на стыках (50% олова и 50% свинца). Некоторые исследования показали значительное выщелачивание свинца в поток питьевой воды, особенно после длительных периодов низкого потребления, за которыми следовали периоды пикового спроса, с мягкой кислой водой. В приложениях с жесткой водой , вскоре после установки, внутренняя часть труб будет покрыта осажденными минералами, которые были растворены в воде, и, следовательно, подавляющее большинство открытого свинца не попадет в питьевую воду. Строительные нормы по всей территории США и поправки к Закону о безопасной питьевой воде 1986 года требуют использования практически «бессвинцовых» (<0,2% свинца) припоев или присадочных металлов в сантехнической арматуре и приборах. [11]
В Австралии медные трубы обычно спаиваются серебряными припоями, а не просто спаиваются. Такой тип соединения обеспечивает более прочную связь между трубами и не использует никаких материалов на основе свинца. В Австралии медные трубы используются как для водопроводных, так и для газовых соединений. Использование оцинкованного или черного железа разрешено австралийскими стандартами, но не является общепринятой практикой. [12]
Медные водопроводные трубы подвержены точечной коррозии из-за холодной воды , вызванной загрязнением внутренней поверхности трубы, как правило, паяльным флюсом ; эрозионной коррозии, вызванной высокой скоростью или турбулентным потоком; и коррозии из-за блуждающих токов, вызванной ненадлежащей техникой электропроводки, такой как неправильное заземление и соединение.
Точечные утечки с точечной коррозией, возникающей на внешней поверхности трубы, могут возникнуть, если медные трубы неправильно заземлены или соединены. Это явление технически известно как коррозия блуждающими токами или электролитическая точечная коррозия . Точечные утечки из-за плохого заземления или плохого соединения обычно возникают в домах, где была изменена оригинальная сантехника; домовладельцы могут обнаружить, что новое пластиковое устройство фильтрации воды или пластиковый ремонтный штуцер нарушили электрическую непрерывность водопроводной трубы с землей, когда они начинают видеть точечное протекание воды после недавней установки. Повреждение происходит быстро, обычно становясь очевидным примерно через шесть месяцев после прерывания заземления. Правильно установленные сантехнические приборы будут иметь медный соединительный кабель, соединяющий прерванные участки трубы. Точечные утечки из-за коррозии блуждающими токами могут привести к высоким счетам за сантехнику и потребовать замены всего водопровода. Причина в основном в электрическом дефекте, а не в дефекте сантехники; после устранения повреждения сантехники следует немедленно обратиться к электрику для оценки заземления и соединения всей сантехнической и электрической систем.
Разница между заземлением и связью заключается в том, что связь соединяет проводники, чтобы гарантировать, что они находятся под одинаковым напряжением, заземление соединяет проводники с электродами, которые находятся под локальным потенциалом земли. Полное описание см. в разделе Земля .
Коррозия от блуждающих токов возникает из-за: 1) система трубопроводов была случайно или намеренно подключена к источнику постоянного напряжения; 2) трубопровод не имеет электрической непрерывности металл-металл по всей своей длине; или 3) если источником напряжения является переменный ток, оксид меди или один или несколько природных минералов, покрывающих внутреннюю часть трубы, могут действовать как выпрямитель, преобразуя переменный ток в постоянный. Приложенное постоянное напряжение заставляет растворенные ионы в воде внутри трубопровода перемещаться, неся заряд, как они это делают. Электрический ток переносится растворенными ионами через непроводящую секцию (например, пластиковый корпус фильтра) к трубе на противоположной стороне. Точечная коррозия возникает на электрически положительной стороне (анод), которая может оказаться как выше, так и ниже по течению относительно направления потока воды. Точечная коррозия возникает из-за того, что электрическое напряжение ионизирует медный металл внутри трубы, который вступает в химическую реакцию с растворенными минералами в воде, образуя соли меди; эти соли меди растворимы в воде и вымываются. Микроскопические ямки в конечном итоге растут и объединяются, образуя точечные отверстия. Когда одно из них обнаружено, почти наверняка есть еще больше, которые еще не просочились. Полное обсуждение коррозии блуждающими токами можно найти в главе 11, разделе 11.4.3, Handbook of Corrosion Engineering, Пьера Робержа. [13]
Обнаружение и устранение плохого соединения относительно просто. Обнаружение выполняется с помощью простого вольтметра постоянного тока , с контрольными проводами, размещенными в разных местах водопровода. Зонд на горячей трубе и зонд на холодной трубе можно использовать для определения того, была ли нарушена непрерывность заземления на водонагревателе. Все, что превышает несколько милливольт, является значительным, а потенциалы 200 мВ являются обычным явлением. Разность потенциалов часто бывает наибольшей в точке, где прерывается непрерывность. Измеренный электрический потенциал отпадает из-за электрохимической реакции, которая вызывает коррозию трубы. Отсутствующее соединение часто находится вблизи входа холодной воды в здание, где обычно добавляется оборудование для фильтрации и очистки. Утечки через точечные отверстия могут возникнуть в любом месте ниже или выше по течению от прерывания электрической непрерывности.
Проблему можно устранить, установив бронзовые заземляющие зажимы на водопроводе по обе стороны диэлектрического зазора и соединив их медным кабелем диаметром #6 AWG или больше. См. NFPA 70, Справочник по Национальному электротехническому кодексу США (NEC), для правильного размера провода соединительного проводника для конкретного здания.
Аналогичная соединительная перемычка используется между входом и выходом газовых счетчиков, но в данном случае ее цель состоит в том, чтобы избежать существенной разницы напряжения между заземляющим электродом(ами) здания и подземными линиями природного газа, возникающей на газовом счетчике в течение короткого интервала, когда линия на замыкание на землю проводит до того, как устройство защиты от сверхтока прервет ток. Неисправность заземляющего электрода(ов) здания также может привести к переносу тока заземления в подземную трубу обслуживания природного газа. Соединительная перемычка проводит ток заземления вокруг счетчика, а не через него, чтобы гарантировать, что все части счетчика находятся под одинаковым потенциалом.
Если жильцы здания испытывают удары током или большие искры от сантехнических приборов или труб, электроснабжение здания должно быть немедленно отключено на входе в здание и следует проконсультироваться с электриком для устранения опасности удара током и возгорания. это более серьезно, чем отсутствующее соединение. Более высокие напряжения могут быть вызваны перемычкой между электрическим проводом под напряжением и сантехникой и неправильным или отсутствующим заземлением сантехнической системы, отказом заземляющих электродов или отказом соединения между заземленным (нейтральным) проводом и заземляющим (земляным) проводом, что создает неизбежный риск пробоя изоляции, поражения электрическим током и пожара.
на основе свинца были заменены припоями на основе олова и сурьмы и олова и серебра.