Медные трубы: инструкция пайки медных соединений (мягким припоем)

Главная страница » Медные трубы: инструкция пайки медных соединений (мягким припоем)

Специалистами пайка определяется как группа процессов соединения, посредством которых достигается объединение материалов нагреванием до температуры пайки. При этом используется присадочный металл (припой), обладающий ликвидусом (состоянием плавления), не превышающим 450°C и солидусом (твёрдым состоянием) ниже основных металлов. Инструкция пайки показывает — большая часть работы выполняется при температурах 175 — 315°C.

Последовательность подготовки и проведения операций пайки

Как выполняются соединения медных труб пайкой припоем? Ниже по тексту представлена инструкция пайки медных труб, учитывающая все детали процесса. Однако для получения удовлетворительных, непрерывных соединений пайкой, необходимо соблюдать последовательность подготовки и проведения операций.

Технологическая последовательность основана на стандартной практике ASTM B 828 и выстраивается следующими функциями подготовки и операциями:

Инструкция пайки медных труб и фитингов

Методика пайки по инструкции позволяет получить герметичные паяные соединения между трубой и фитингами из меди и медного сплава, как в цеховых, так и в полевых условиях.

Навыки и знания инструкции необходимы для получения качественно спаянного соединения. Поэтому рассмотрим технологическую инструкцию пайки, в первую очередь, мягким припоем.

Подготовительная часть: измерение медной трубы и резка

Необходимо точно измерить длину каждого сегмента медной трубы. Следует подчеркнуть: неточность измерений сопровождается риском снижения качества соединения. Если медная труба чрезмерно коротка, то есть не достигает дна чашки фитинга, такое соединение характеризуется неправильным.

Напротив, когда отрезок медной трубы чрезмерно длинный, появляется риск деформации узла, что негативно влияет на срок службы паяного соединения. Об этом отмечает инструкция пайки, в частности.

Проведение замеров сегментов соединительного узла – процедура необходимая для точного формирования монтажного участка на основе медных труб и фитингов

Разрезается медная труба на измеренную длину. Резку допускается выполнять различными способами, но с учётом получения обрезанного торца ровно под прямым углом. Трубу медную рекомендуется резать дисковым ножом. Также допустимо применять:

Следует принять меры по исключению возможных деформаций стенок в процессе резки медной трубы.

Часто используемый механический ручной инструмент – труборез дисковый, при помощи которого удобно, быстро и просто делать ровный отрез по всей окружности медной трубы

Инструкция пайки: развёртывание области отреза

Требуется развернуть отрезанные торцы медной трубы до полного внутреннего диаметра, тем самым удалить микроскопические заусенцы, неизбежно образующиеся в процессе операции резки.

Если шероховатую внутреннюю кромку не удалить путём развертывания, существует риск возникновения эрозионной коррозии по причине локальной турбулентности и увеличенной локальной скорости потока в трубе.

Правильно развернутая область медной трубы обеспечивает гладкую поверхность для хода агента во внутренней области. Также следует удалить заусенцы на наружной стороне отрезанной области медной трубы после операции резки, обеспечив тем самым надлежащее сочленение с чашей фитинга.

Развёртка внутренней области по торцевому отрезу медной трубы – другими словами, очистка внутренней стенки по линии отреза от заусенцев и выравнивание кромки по кругу

Инструменты, используемые для разворачивания трубных торцов, включают:

Если работы проводятся с мягкой (отожженной) медной трубой, необходимо соблюдать осторожность, так как есть риск деформирования конечной части медной трубы приложенными усиленными действиями.

На случай непреднамеренной деформации мягкой медной трубы, округлость можно восстановить с помощью калибровочного инструмента — пробки и калибровочной муфты.

Инструкция пайки: очистка области пайки

Удаление оксидов и поверхностного загрязнения на концевых (в местах реза) частях медных труб и установочных фитингов имеет решающее значение для корректного распределения припоя в области соединения.

Невыполнение очистки соответствующим образом приводит к снижению капиллярного эффекта и, в конечном итоге, снижает прочность спаянного узла.

Поэтому требуется лёгкая шлифовка (зачистка) концевой области медной трубы, как правило, посредством стандартной наждачной бумаги, нейлоновых абразивных прокладок, металлической щётки.

Согласно инструкции пайки, шлифовка производится на участке поверхности, немного превышающем глубину чашек установочных фитингов.

Зачистка трубной поверхности посредством классического обрабатывающего материала – наждачной бумаги. Инструкция пайки требует применять мелкозернистую «шкурку»

Капиллярное пространство между телом медной трубы и телом фитинга составляет приблизительно 0,1 мм. Припоем этот зазор заполняется благодаря капиллярному действию.

Размер зазора является критическим параметром, определяющим эффективность заполнения зазора припоем и, как следствие, прочность соединения.

Медь — относительно мягкий металл. Очевидно, когда с конца трубки или фитинга снимается чрезмерное количество материала, слишком свободная посадка деталей способна привести к соединению низкого качества.

Допускается химическая очистка сочетаемых поверхностей, если концевые части медной трубы и фитинга тщательно промыть после такой операции. Как правило, производители химических средств очистки предоставляют инструкции на этот счёт.

Выполнение очистки внутренней поверхности фитинга – составляющего компонента соединения, формирующего рабочий узел сегмента системы

Не следует прикасаться к уже очищенным поверхностям медных деталей голыми руками или масляными перчатками. Жировые отложения кожи рук, а также любые смазочные масла, попадающие на зачищенные поверхности сочленяемых деталей, ухудшают процесс пайки.

Инструкция пайки: применение флюса под припой

Процесс создания паяных соединений обязательно предполагает использование флюса. Благодаря обработке поверхностей флюсом, дополнительно растворяются и удаляются следы оксида с поверхностей, подлежащих соединению.

Нанесением флюса очищенные поверхности защищаются от окисления в момент нагревания горелкой. Флюс способствует лучшему смачиванию поверхностей металлическим припоем, поэтому однозначно рекомендуется инструкциями ASTM B 813.

Наложение флюса на тело медной трубы в области сопряжения конечной части с чашей фитинга. Аналогичное действие проводят внутри фитинга. Используется рабочая кисточка и защитные перчатки

Наносить тонкий ровный слой флюса на поверхность медной трубы и фитинга рекомендуется специальной кистью. Согласно инструкции пайки, делается это немедленно после выполнения операции очистки, дабы исключить образования новых окислов (чистая медь окисляется очень быстро).

Флюс нельзя наносить пальцами рук. Химические вещества, присутствующие в составе флюса чрезвычайно вредны для глаз, организма, открытых ран.

Кроме того, чрезмерное количество флюса, остаток этого вещества после пайки, нередко способствует образованию коррозии, приводящей к перфорированию стенки медной трубы, фитинга или обеих частей соединения.

Инструкция пайки: сборка медного узла

Вставить концевую часть медной трубы внутрь чашки фитинга. Убедиться в плотном прилегании торца медной трубы к основанию чашки фитинга.

Вращательным движением провернуть медную трубу на четверть-половину оборота, что обеспечит равномерное покрытие внутреннего сегмента флюсом.

Удалить излишки флюса с наружной поверхности медной трубы и фитинга с помощью технической ветоши. Зафиксировать медную трубу и фитинг в сборе, обеспечивая тем самым равномерное капиллярное пространство по окружности соединения.

Соединительный узел на основе комплектующих деталей трубы и фитинга собирается в единое целое. Медную трубу слегка проворачивают в чаше фитинга, излишки флюса снимают ветошью

Равномерность капиллярного пространства обеспечит качественное капиллярное течение расплавленного припоя. Следует помнить, чрезмерный зазор стыка приводит к растрескиванию припоя в условиях напряжения или вибрации. Сделанное соединение фактически готово к пайке. Процесс пайки рекомендуется провести, не откладывая на долгое время.

Инструкция пайки: нагрев узла медного соединения

При работе с открытым пламенем, высокими температурами и легковоспламеняющимися газами необходимо следовать инструкции ANSI / AWS Z49.1 и аналогичной. Нагрев собранного узла выполняют пламенем газовой горелки, направленным перпендикулярного по отношению к медной трубе.

Медная труба отводит начальное тепло на чашку фитинга, тепло равномерно распределяется по всей области соединительного узла. Степень предварительного нагрева зависит от размера собранного узла.

Предварительный нагрев узла выполняют равномерной проводкой пламени горелки по всей окружности медной трубы, с целью достижения надлежащей температуры для полной области соединения.

Процедура предварительного нагрева соединяемых деталей узла имеет свои особенности. В частности, нагрев осуществляется от нижней части к верхней с упором именно на нижнюю область

Выполняя соединения горизонтального монтажа, следует избегать непосредственного предварительного нагрева верхней части узла. Такая техника поможет избежать пригорания флюса.

Естественная тенденция повышения температуры обеспечит достаточный предварительный нагрев верхней части сборки. Затем пламя горелки перемещают на чашку фитинга. Прикладывают пламя грелки попеременно к чашке фитинга и медной трубе на расстоянии, равном глубине чаши фитинга.

Опять же, предварительно нагревая окружность узла, как описано выше с помощью горелки у основания установочной чашки, периодически контактируют прутком припоя с телом медной трубы. Нагрев продолжают до момента начала плавления припоя.

Недопустим перегрев соединения и направление пламени во внутреннюю лицевую область чашки фитинга. Перегревом сжигается флюс, резко снижается эффективность пайки, припой не затекает в зазор соединения должным образом.

Когда припой начинает плавиться в момент прикладывания к медной трубе, тепло горелки переводят в область основания «стакана» узла. Этот маневр усиливает капиллярное действие на втягивание расплавленного припоя по направлению к источнику тепла.

Вариант пайки трубы и фитинга посредством инструмента с электрическим нагревом. Так называемая пайка электрическим сопротивлением характерна отсутствием открытого пламени

Нагрев под пайку медного соединения, как правило, организуется при помощи воздушно-топливной горелки. Инструменты подобного рода действуют на ацетилене или на сжиженном нефтяном газе (LP, LPG — Liquefied Petroleum Gas, MAP).

Также допустимо использовать инструменты под пайку электрическим сопротивлением. Контактная пайка сопротивлением на медных трубах работает на основе электродов и применяется в случае невозможности пайки открытым пламенем.

Инструкция пайки: как применять припой?

Пайка соединений в горизонтальном положении, предполагает начальную закладку припоя в точке несколько смещённой от центра нижнего сегмента соединения.

Как только припой начнёт расплавляться при контакте с нагретыми поверхностями медной трубы и фитинга, следует направить пруток припоя непосредственно в щель зазора соединения.

Периодически в процессе предварительного прогрева проверяют достижение границы рабочей температуры – начала плавления прутка припоя, и начинают пайку как только температура пайки достигнута

Пламя газовой горелки при этом удерживают у основания фитинга и немного впереди точки нанесения припоя. Такой техникой наложения припоя выполняют проход пайки от нижней части фитинга к верхней части с одной из двух сторон узла.

Далее возвращаются к начальной точке, и продолжают пайку на другой стороне узла аналогичной техникой наложения припоя. В процессе пайки медной трубы и фитинга допускается образование небольших шариков припоя за точкой нанесения.

Эти образования указывают на заполнение припоем сегмента пайки – своеобразный сигнал перехода на следующий уровень. Соединения в вертикальном положении медной трубы выполняют аналогичной последовательностью проходов, начиная с любого удобного места.

Паяные соединения зависят от капиллярного действия, затягивающего расплавленный припой в узкий зазор между фитингом и медной трубой.

Расплавленный металлический припой втягивается в соединение капиллярным действием независимо от направления потока припоя — восходящего, нисходящего, горизонтального.

Капиллярное действие наиболее эффективно, когда расстояние между соединяемыми поверхностями составляет 0,1 — 0,15 мм.

Допускается некоторое ослабление посадки деталей узла, но слишком слабая посадка может вызвать затруднения пайки, особенно с фитингами большего размера.

Для соединения медной трубки с контактным кольцом крана рекомендуется пользоваться инструкциями производителя. При подаче тепла кран переводят в частично открытое положение, и в первую очередь прогревают область медной трубы.

Коммерчески доступные теплоотводящие материалы рекомендуется инструкцией использовать для защиты чувствительных к температуре компонентов узла соединения.

Количество припоя, потребляемого при адекватном заполнении капиллярного пространства между трубкой, коваными / литыми фитингами, определяется исходя из размеров узла.

Существуют технические таблицы расхода припоя. Потребность флюса на пайку обычно составляет 50-55 г на килограмм припоя.

Инструкция пайки: охлаждение, очистка, тестирование

После завершения процесса пайки завершённое соединение остужается естественным образом. Принудительное охлаждение водой недопустимо, так как способно привести к негативной нагрузке на спаянный узел.

Как только соединение остынет, удалить остатки флюса влажной ветошью. По возможности готовую систему рекомендуется промыть с целью исключения избыточного потока и удаления мусора.

Проверить завершённый узел на целостность соединения. Точно следовать инструкции на процедуру тестирования, в соответствии действующими нормами и регламентирующими нормативами.

Видео-инструкция пайки соединений меди

Визуально при помощи видеоролика ниже инструкция пайки демонстрируется самым подробным образом. Этот урок поможет проще овладеть опытом выполнения работы:

При помощи информации: CDA

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Источник

Пайка меди

Чаще всего, в домашних условиях, возникает необходимость пайки медных труб, при монтаже водопроводов или отопительных систем. Медь является хорошим материалом для водопроводных труб. Она не поддается коррозии, имеет гладкую поверхность, обеспечивающую хороший ток воды, не зарастает отложениями, не только не содержит вредных веществ, но даже обладает бактерицидными свойствами. Медный водопровод способен прослужить очень долго, 50 лет и более.

Немного теории

При пайке вообще и медных трубок в частности, используются обычно нахлесточные типы соединений. Они позволяют обеспечить достаточную прочность конструкции даже в том случае, если используются обладающие относительно малой прочностью мягкие припои. Считается, что для обеспечения удовлетворительной прочности паяного соединения, нахлест должен быть не менее 5 мм. На практике применяются обычно гораздо более высокие значения, что и обеспечивает хороший запас прочности.

Взаимное перекрытие элементов в трубопроводе обеспечивается за счет использования фитингов или операций расширения и отбортовки труб. Части труб и фитингов вставляются друг в друга. При этом между соединяемыми элементами обеспечивается как раз такой зазор (0,1-0,2 мм), который необходим для действия капиллярных сил, являющихся необходимым условием для большинства видов пайки. Под их действием расплавленный припой самопроизвольно втягивается в зазор, равномерно распределятся по всей поверхности контакта и плотно герметизирует соединение. Капиллярные силы позволяют подавать припой снизу.

Медные трубы

Способы соединения труб

Чтобы выполнять все эти операции с трубами, необходимо иметь ручные или электрические приспособления: трубогиб, отбортовщик и расширитель.

Фирменные трубогибы стоят недешево, поэтому возможно будет полезна информация про самодельные трубогибы.

Чрезмерно малый радиус может привести к разрыву или сплющиванию трубы. Отожженные трубы можно гнуть с меньшим радиусом, но крутой сгиб (менее 3d), с точки зрения потока, неблагоприятен. Отожженные трубы можно также осторожно гнуть руками. В этом случаи, во избежание сплющивания, радиус изгиба должен быть не менее чем 8d.

Плохо выполненные сгибы, при которых труба сплющилась и поперечное сечение потеряло круглую форму или внутренняя поверхность сгиба собралась гармошкой, вызывают турбулентные потоки в сгибе трубы, что приводит к эрозийно-коррозийным повреждениям.

Неотожженную (твердую) трубу, до диаметра 18 мм, можно сгибать в холодном состоянии трубогибом. Трубы большего диаметра перед сгибанием следует смягчать при температуре 500-600°С.

Теперь в трубу можно вставлять отвод, представляющий собой отрезок трубы меньшего диаметра. Чтобы он не выступал изнутри слишком сильно и не препятствовал движению воды, на его стенках с помощью специального инструмента формируют два выступа. Последние упираются в раструб, обеспечивая погружение отвода в отверстие на строго определенную глубину.

Описанный способ отбортовки предполагает использование электроинструмента, но есть и ручные модели.

Припои и флюсы

Использование низкотемпературных припоев позволяет выполнять пайку при температуре, которая мало влияет на прочность меди, но они дают шов с худшими механическими характеристиками. Припои для высокотемпературной пайки дают большую прочность шва и допускают высокую температуру эксплуатации системы, но при этом происходит отжиг меди и требуется больший навык, так как легко пережечь металл.

Эти составы припоев дают хорошее качество шва и отвечают всем требования по прочности, долговечности и надежности водопроводов и систем отопления. Припои других составов практически не используются.

Вообще-то для низкотемпературной пайки меди подходят и свинцово-оловянные припои, но если паяется трубопровод для питьевой воды, от них необходимо отказаться из-за вредности свинца.

Нижеследующая таблица содержит значения допустимых давлений в трубопроводах из медных труб диаметром 6-28 мм, паянных низкотемпературными (мягкими) и высокотемпературными (твердыми) припоями.

В связи с хрупкостью соединения, возникающей из-за химической реакции фосфора с некоторыми металлами, нельзя применять медно-фосфорные припои для пайки цветных металлов с содержанием никеля выше 10%. Эти припои не рекомендуется также использовать для пайки алюминиевой бронзы. Нельзя их использовать и при пайке стали, чугуна.

Для низкотемпературной и высокотемпературной паек предпочтительным является использование согласованных припоя и флюса для конкретного вида пайки одного производителя.

Пайка медных труб

Последовательность резки такова. Труборез устанавливается на трубе таким образом, чтобы кромка режущего ролика совпадала с линией реза. Зажимается винт, поджимающий ролик к трубе, и поворотом инструмента вокруг оси трубы осуществляется резка. После каждых 1-2 оборотов нужно вращением винта поджимать ролик к трубе.

Применение труборезов дает ровную кромку трубы, но может привести к небольшому уменьшению диаметра трубы, задиры при этом образуются только внутри трубы. Применение ножовки позволяет избежать деформации трубы, но дает много заусенцев.

Зачистка. После снятия фаски нужно очистить сопрягаемые части деталей от окислов. Наружные поверхности зачищаются мелкой абразивной шкуркой (с зерном подряда P600), проволочной сеткой из нержавеющей стали или специальным инструментом с отверстием, обрамленным проволочной щеткой. Для внутренних поверхностей используются ершики, шкурка или сетка, навернутая на какой-нибудь штырь или, в крайнем случае, собственный палец. Поверхность зачищается до блеска. Если использовалась абразивная шкурка, после очистки нужно удалить с деталей остатки абразива. Наличие посторонних веществ на поверхности снижает качество любой, в том числе и медной пайки.

Обработка флюсом. Промазку флюсом нужно производить сразу же после зачистки, поскольку уже через несколько минут очищенная поверхность будет вновь покрыта окислами, препятствующими смачиванию припоем. Пастообразный флюс наносится кистью на наружную поверхность деталей, вставляемых внутрь других. Наносить нужно количество, достаточное для полного покрытия сопрягаемых поверхностей, но без излишка.

Сборка. При сборке нужно немного провернуть детали друг относительно друга, чтобы флюс хорошо распределился по поверхности и убедиться, что труба достигла упора. Затем следует убрать сухой хлопчатобумажной тканью излишки флюса и закрепить детали в нужном положении или уложить их на огнестойкие материалы, на которых можно осуществлять нагрев без риска пожара.

При монтаже медного трубопровода, с применением газовой горелки, следует использовать огнезащитный экран.

Нагрев и пайка. Прежде чем приступать к нагреву труб, имеющих резиновые или пластмассовые компоненты, последние нужно удалить во избежание их повреждения при нагреве. У припаиваемых кранов следует выкрутить вентиль, чтобы не повредились прокладки. Если выполняется пайка медных труб в уже смонтированном трубопроводе, нужно открыть клапана запорных устройств, чтобы в трубе при нагреве не создавалось повышенного давления.

Прогревать нужно все соединение, перемещая пламя взад-вперед с разных сторон трубы, при этом время от времени касаются припоем щели соединения. Нужная температура достигается тогда, когда припой начинает плавиться при прикосновении к трубе. Не нужно создавать избыточного нагрева. Обычно с практикой достаточность нагрева определяется по цвету поверхности металла и появлению дыма флюса. Некоторые флюсы при достаточном для пайки нагреве выделяют сигнально дым или меняют цвет. Производитель обычно указывает такие особенности своего флюса.

Необходимое количество проволочного припоя диаметром 2,5-3 мм на один стык составляет примерно участок, длина которого равна диаметру паяемой трубы. Чтобы контролировать расход припоя, нужно отмерить на проволоке необходимую длину на один стык и согнуть его буквой «Г».

После прогрева соединения до температуры пайки, пламя горелки нужно отодвинуть от стыка (но не от соединения) и расплавить необходимое количество припоя в стык. При этом не следует забывать про перемещение пламени по соединению.

Не нужно стараться распределять припой по всему периметру стыка. Под действием капиллярных сил припой сам втягивается в зазор и распределяется по сопрягаемым поверхностям. Нужно лишь постараться ввести именно то его количество, которое требуется, без недостатка и излишка. Этот процесс протекает хорошо, если поверхность металла чистая, выдержан оптимальный зазор между металлическими поверхностями, соединение достаточно прогрето (расплавленный припой течет по направлению к источнику теплоты).

Если равномерно разогревать все соединение, то припой плавится под воздействием его теплоты и равномерно поступает в зазор.

Для улучшения пайки, предварительно прогревают пруток припоя пламенем горелки.

Важным моментом пайки является быстрое выполнение этой операции. Цикл нагрева должен быть коротким, и следует избегать перегрева.

В отношении дозирования припоя и вообще всего процесса пайки очень удобны фитинги с готовым припоем. Однако они не получили распространения на нашем рынке. Они имеют сформованный валик, в который помещено необходимое количество припоя. Технология пайки труб такими фитингами более проста в сравнении с обычной. Нет необходимости подавать припой в стык и контролировать его расход. Нужно просто собрать конструкцию и прогреть соединение горелкой. Припой, находящийся в валике, расплавляется и заполняет все зазоры. Его количество точно соответствует тому, которое требуется для данного соединения.

Охлаждать соединение нужно естественным путем, предоставив трубе охладиться самой, без воды или иного способа быстрого охлаждения. Во время естественного охлаждения соединения, при кристаллизации припоя, элементы соединения должны быть абсолютно неподвижны.

По истечении короткого времени после окончания пайки нужно удалить остатки флюса влажной тканью.

В сантехнике, после монтажа трубопровода проводят обязательную технологическую промывку системы, для удаления остатков флюса и иных загрязнений попавших внутрь труб. Кроме этого иногда используется полная зачистка и шлифовка всей трубопроводной системы в эстетических целях или как элемент дизайна помещения.

В заключение совет, который к пайке прямого отношения не имеет. Как и все материалы, медные трубы расширяются при нагревании. 1м трубопровода при нагреве на 60°C удлиняется на 1мм. Чтобы во время эксплуатации в трубах не возникало напряжения, нужно позаботиться о компенсации теплового расширения. Обычно это делается с помощью устройства С- и Г-образных компенсаторов и подвижных способов крепления труб, позволяющих им свободно смещаться относительно кронштейнов, в которых они закреплены.

Источник