Несмотря на частое использование технологии пайки для соединений, медная труба нередко соединяется с фитингами и арматурой посредством механических способов без применения нагрева газовой горелкой. Причём, по мере технологического развития, механические способы соединений узлов медных труб становятся всё более практичными и рациональными для работы. На текущий момент соединения медных труб, фитингов и арматуры доступно выполнить несколькими опробованными механическими способами разъёмных соединений. Рассмотрим такие варианты механической сборки без нагрева более подробно.

Механические разъёмные соединения медных труб

Сантехническая и другая практика отмечается использованием целого ряда способов создания разъёмных соединений, которые по надёжности и прочности не уступают паяным. При эксплуатации водопроводных и прочих систем, где используются медные трубы, встречаются монтажные фрагменты, где пайка меди невозможна в принципе. Для таких ситуаций как раз и применимы разъёмные механические соединения:

  1. Конической развальцовкой.
  2. Накатными канавками.
  3. Связывающим обжимом.
  4. Вставкой нажимом.

Рассмотрим технологические моменты каждого способа на случай применения для строительства систем медных трубопроводов.

Способ #1: соединение конической развальцовкой

Развёрнутые по концам трубки — уширенные в сторону торца, рассматриваются приемлемой альтернативой организации соединения, когда использование пайки нежелательно, либо нецелесообразно.

Системам водоснабжения обычно присущи соединение между трубой и раструбом при подключении, например, счётчика расхода воды. Кроме того, медную трубу нередко приходится соединять с латунными фитингами раструбной посадкой концевых частей труб, развальцованных на конус под 45°.

ЛАТУННЫЕ

Подготовленное коническое механическое соединение медной трубы с фитингом под резьбовое закрепление сопрягаемых частей узла. Этот способ широко распространён на монтаже систем кондиционирования

Подобного рода соединение медной трубы с фитингом (арматурой) выполняется при помощи соответствующего инструмента, посредством которого делается коническая развальцовка концевой части медной трубы. Для каждого размера трубы применяется инструмент, соответствующий наружному диаметру медной трубы и углу наклона развальцовки — обычно 45º.

Инструмент включает в набор следующие элементы:

  • раздвижные металлические планки с отверстиями разных диаметров;
  • ярмо, оснащённое подвижным расширяющимся конусом;
  • зажимной винт раздвижных планок.

Медная трубка предварительно отрезается дисковым труборезом для получения ровного торца под прямым углом относительно оси трубы. Затем на тело медной трубы надевается гайка латунного фитинга и производится развальцовка концевой части медной трубы до полного внутреннего диаметра без остаточных внутренних заусенцев.

ВАЛЬЦОВКА

Коническая развальцовка (развёртка) конечной части медной трубы при помощи специального инструментального набора под развальцовку разных диаметров медных труб

Процедура развальцовки проста. Основные моменты:

  • точно по широкой кромке раздвижного стержня выставить торец медной трубы;
  • ярмо установить по контрольным боковым отверстиям точно над срезом медной трубы;
  • стянуть крепёжным винтом половины зажимных металлических планок;
  • винт ярма с конусом плавно вкручивать по резьбе до характерного щелчка.

Следует отметить – не все инструменты обеспечивают функцию проскальзывания при достижении полной развальцовки — дают характерный контрольный «щелчок». Поэтому следует дополнительно контролировать процесс развальцовки.

Способ #2: соединение накатными канавками (Roll Groove)

Трубопроводы, создаваемые соединением с торцевыми выточками (накатными канавками), длительное время практиковались на устройстве спринклерных (оросительных) пожарных систем. Начиная с 1925 года, этот вполне надёжный метод соединения труб используется на стальных и железных магистралях отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и других систем.

Между тем, аналогичный способ механического соединения накатной канавкой также доступен для медных труб диаметром от 50 до 200 мм. Комплект для создания механического соединения накатной канавкой содержит:

  • муфты,
  • прокладки,
  • разнообразные фитинги.

Система механического соединения накатными канавками предлагает практическую альтернативу пайке медных труб большего диаметра. Соответственно, способ накатной канавки не требует дополнительного нагрева (применения открытого пламени), как в случае пайки твёрдыми или мягкими припоями.

МЕХАНИЧЕСКИЙ

Накатная канавка на концевой части медной трубы – один из главных элементов способа соединения «накатными канавками». Измерением после наката определяется подходящий фитинг

Соединение способом накатных канавок основано на свойствах пластичности меди и повышенной прочности этого металла при холодной обработке. Конструкция предполагает уплотнение зажимной системы, для чего используется прокладка синтетического эластометра (EPDM — Ethylene Propylene Diene Methylene) и специально разработанный зажим. Ряд производителей по всему миру предлагают инструменты под создание соединений накатными канавками — прокладки, зажимы, фитинги.

ОБЖИМНОЙ

Разнообразные по размерам фитинги и рабочие зажимы с прокладками используются в конструкциях соединений, выполняемых методом «накатных канавок»

Подготовка и выполнение соединения накатной канавкой

Как и для других процессов соединения меди без пайки, правильная подготовка концевой части трубы имеет первичную значимость для создания прочного, герметичного шва. Правильный выбор инструмента соединения накатными канавками под каждый тип медной трубы также очевиден. Необходимо соблюдать рекомендации производителя для обеспечения безопасной, безаварийной подготовки таких видов соединений.

Таблица допустимых давлений и температур для этого типа соединений

Тип соединения Диапазон давлений, кПа Диапазон температур, ºC
Накатная канавка, D = 50,8 – 203,2 мм, тип K, L 0 — 2065 минус 35 / плюс 120 для K

минус 30 / плюс 80 для L

Накатная канавка, D = 50,8 – 101,2 мм, D = 50,8 – 203,2 мм тип M 0 — 1725 минус 35 / плюс 120
0 — 1375 минус 30 / плюс 80

Пошаговый процесс сборки узла накатными канавками:

  1. Отрезать по размеру концевые части медных труб точно перпендикулярно оси.
  2. Удалить заусенцы после реза и снять фаску.
  3. Накатить канавки нужных размеров, как того требует производитель фитингов.
  4. Осмотреть фитинги, прокладки, зажимы, на отсутствие повреждений.
  5. Смазать прокладки в соответствии с рекомендациями производителя.

Перед окончательной сборкой осмотреть зажимные поверхности на чистоту, на отсутствие строительного мусора. Собрать соединение в соответствии с рекомендациями производителя.

ДЛЯ МЕДНЫХ

Практически собранный фрагмент узла методом «накатной канавки». Эластичные прокладки зажимного кронштейна перед окончательной посадкой медных труб обрабатываются небольшим количеством смазки

Затягивать окончательно зажимные гайки следует, прилагая требуемый крутящий момент в соответствии с рекомендациями производителя. После затяжки винтов следует ещё раз осмотреть область зажима, чтобы убедиться в правильной сборке узла.

Тестирование законченной системы с накатными канавками

Испытание законченной системы трубопроводов допускается выполнять методом подачи в систему давления воздуха или воды. Также не исключается гидропневматический метод, когда применяется относительно высокое испытательное давление.

Однако следует учитывать – величина испытательного давления не должна превышать максимально допустимого рабочего давления, указанного производителем системы накатных канавок.

Способ #3: соединение связывающим обжимом (Press-connect)

Соединение медной трубы и арматуры из медного сплава посредством обжимного связывающего способа является быстрым, экономичным и не требует технологии пайки. Метод соединения связывающим обжимом (Press-connect) появился в Европе в конце 1950-х годов и до сих пор успешно применяется. С конца 1990-х годов этот способ соединений распространился по всему миру.

ПРЕСС МЕДЬ

Структурный вид механического связывающего обжимного соединения («press-connect»), где высокая герметичность достигается за счёт использования элестомерного уплотнения

Практика применения связывающего обжимного соединения показывает удовлетворительные результаты. Как и в предыдущем (#2) варианте, здесь используется эффект пластичности и выраженной прочности меди при холодной обработке. Соединение связывающим обжимом предусматривает наличие:

  • специального фитинга,
  • эластомерной прокладки,
  • инструмента обжима,
  • специальных губок.

Типичные диапазоны значений давления и температуры для соединений связывающим обжимом приведены в таблице ниже:

Тип соединения Диапазон давлений, кПа Диапазон температур, ºC
Обжимное связывающее, D = 12,7 – 101,6 мм 0 – 1375 минус 18 / плюс 120
Обжимное связывающее под высокое давление, D = 6,35 – 31,75 мм 0 — 4826 Минус 32 / плюс 150

Пошаговое создание соединения связывающим обжимом

Медную трубу под соединение связывающим обжимом следует внимательно осмотреть на предмет наличия вмятин, глубоких царапин, грязи, масел, жира, других дефектов снаружи и внутри. Если обнаружена лёгкая овальность медной трубы в области обжима, соответствующим инструментом необходимо выправить дефект.

Шаг 1: подгон заготовки по размеру

Подготовительный процесс перед созданием узла способом типа «press-connect»

Точно подогнать медную трубу по длине с учётом упора в основание чаши соединительного узла. Отрезать заготовку по размеру дисковым труборезом, соблюдая перпендикулярность торцевой кромки. Удалить заусенцы, снять фаску торцевой части медной трубы, чтобы исключить вероятность повреждения прокладки при вставке медной трубы в фитинг.

Шаг 2: отметка глубины вставки и подбор кулачков

Подбор соответствующего кулачкового механизма и отметка глубины вставки концевой части в процессе применения способа связывающего обжима

РИС8 Подбор соответствующего кулачкового механизма и отметка глубины вставки концевой части в процессе применения способа связывающего обжима

Проверить фитинг под использование в узле, убедиться в целостности уплотнительной прокладки и правильном расположении. Глубину вставки концевой части медной трубы внутрь фитинга необходимо отметить на поверхности, прежде чем вставлять медную трубу внутрь фитинга. Выбрать подходящий размер прессующего кулачка, вставить в инструмент прессования.

Шаг 3: сочленение медной трубы с фитином и процесс обжима

Применение обжимного инструмента на завершающем этапе создания соединения механическим прессованием

Медную трубу следует вставить до упора внутрь фитинга, выровнять до момента наложения прижимных губок на фитинг. Поместить прижимные губки на буртик фитинга под углом 90° (перпендикулярно) относительно центральной осевой линии медной трубы. Активировать пусковой механизм прессующего инструмента.

По завершении цикла прессования ослабить зажимные губки, снять инструмент и визуально осмотреть шов, ориентируясь по ранее выставленной метке на поверхности медной трубы.

Соединения связывающим обжимом под высокое давление

Достижения в технологиях связывающих обжимных соединений и в разработках материалов для уплотнительных колец, позволяют применять соединения связывающим обжимом для систем высокого давления. Однако системы высокого давления требуют применения несколько иной конфигурации прессовых губок.

Результат изготовления соединительного узла техникой двойного обжима на 360º

Соединения связывающим обжимом для трубопроводов низкого давления, технологических трубопроводов и линий сжатых газов немедицинского назначения, используют единую стандартную шестиугольную форму прессования.

Соединение с помощью связывающих обжимов под более высокие давления требует использования специально разработанных пресс-фитингов и зажимных губок для обеспечения двойного обжима фитинга на 360°.

Способ #4: соединение вставкой нажимом (Push-connect)

Отличительная особенность способа сборки вставкой нажимом — для установки не требуется никаких дополнительных инструментов, горелок, специальных топливных газов или электроэнергии. Сборка вставкой нажимом обеспечивается встроенным эластомерным уплотнением и захватным кольцом из нержавеющей стали.

Удобный во всех отношениях и вполне практичный для эксплуатации способ сборки узла вставкой нажимом (push-connect)

Типичные диапазоны значений давления и температуры для узлов, выполненных вставкой нажимом, приведены в таблице:

Тип сборки Диапазон давлений, кПа Диапазон температур, ºC
Вставкой нажимом, D = 12,7 – 50,8 мм 0 – 1375 минус 18 / плюс 120

Существует два распространенных типа фитингов для этого типа сборки. Оба варианта создают прочные надёжные сборки узлов. Однако если один тип фитинга для способа вставки нажимом позволяет легко снимать сборку после установки, например, для обслуживания системы, второй не поддерживает такой конфигурации. Этим моментом фитинги отличаются один от другого.

Виды фитингов для соединений способом вставкой нажимом: слева – разборная конструкция; справа – неразборная конструкция

Перед сборкой узла требуется выполнить все подготовительные процедуры с медной трубой, как уже было описано выше. Здесь следует уделить особое внимание очистке скошенного конца медной трубы с помощью наждачной бумаги, нейлоновой абразивной ткани или сантехнической ткани. Этими действиями обеспечивается целостность уплотнительной прокладки в момент вставки медной трубы в тело фитинга.

Сборка предполагает исполнение жёсткого толкающего, одновременно закручивающего движения, направленного в тело фитинга. Движение медной трубы внутрь фитинга выполняется до момента, пока медная труба не упрётся в заднюю часть чашки фитинга. Этот момент обычно указывает предварительно сделанная отметка глубины вставки на поверхности меди.

При помощи информации: Сooper

Влияние особенностей меди на выбор способа её сварки со сталью

На выбор технологии сварки влияют следующие особенности меди :

  1. Высокая теплопроводность затрудняет точечный разогрев.
  2. Быстрая окисляемость провоцирует засорение металла шва, делая его неоднородным и менее прочным.
  3. Медь при расплавлении поглощает большое количество водорода, приводя к образованию в шве дефектов.
  4. Сильная растекаемость расплавленной меди приводит к необходимости вести сварку в нижнем положении с использованием подкладок.
  5. Очень сильно влияет на свариваемость меди качественный и количественный состав примесей, входящих в её состав.

Аргонодуговая сварка

Сваривание происходит при помощи электрической дуги в аргоне, т. е. в инертной среде, при использовании плавящихся или неплавящихся электродов. В качестве неплавящегося чаще всего используют вольфрамовый электрод. Подача присадки производится к зоне дуги извне, в электрическую цепь не подсоединяется. Аргонодуговую сварку обычно применяют для соединения небольших изделий.

Качество сварного соединения зависит от степени проплавления стали и будет более приемлемо при возможно меньшем количестве стали в получившемся шве. Это достигается корректной регулировкой нагрева и контролем плавления обоих металлов: большую температуру дуги концентрируют на меди, а сталь нагревается и оплавляется, благодаря тепловой энергии, поступающей от получившейся сварной ванны.

С учётом этой особенности для сварки меди с толстым железом предварительный прогрев не производят. При этом сварку лучше выполнять на флюсе. Чтобы предотвратить вытекание жидкого металла, при таком подходе используют соответствующие ограничители со стороны меди.

При использовании неплавящегося электрода используется постоянный ток прямой полярности и чистый аргон без примесей. Материал толще 4 мм приваривают после предварительного прогрева до 800°С. Сварку лучше вести, наклоняя электрод к свариваемому участку на 85-90°, при этом присадочную проволоку нужно наклонять на 15-20° , а вылет электрода поддерживать на 5-10 мм. Также очень важно правильно выбрать присадочный материал. Обычно используют различные сплавы меди.

Сварка угольным электродом

Данный вид сварки не гарантирует качественное соединение, поэтому угольные электроды оправданно использовать при малой толщине меди. На толщине более 15 мм целесообразнее применение графитовых электродов.

Работа выполняется постоянным током прямой полярности и ведётся длинной дугой с целью избежать нежелательного влияния на качество выделяющегося оксида углерода. Поддерживают расстояние от присадочного материала до ванны 5 мм, не погружая в ванну, под углом 30° к изделию. Угол электрода к рабочей поверхности в 70-90°.

Обязательно применение присадочного материала с фосфором, а часто и флюс. Слой флюса наносят на предварительно обработанные жидким стеклом свариваемые кромки и хорошо просушивают.

Детали из совсем тонкой меди приваривают угольной дугой. При необходимости сварить более объёмные детали также допустимо использовать угольный электрод, но обязательно использование присадочного материала, в состав которого входят борный ангидрид, борная кислота, бура. Этим же составом можно обмазывать электроды.

Газовая сварка

При ремонтных работах и при изготовлении тонкостенных изделий из стали и цветных сплавов широко используется газовая сварка. Газовой сваркой выполняются такие же виды сварных соединений, как и электродуговой сваркой. Особенностью процесса является то, что под воздействием струи кислорода газ нагревается до температуры, достаточной для плавки.

Этапы газовой сварки меди:

  1. Подготовительный этап. Зачистка кромок свариваемых деталей, совмещение компонентов изделия и фиксация деталей прихватками. Длина прихваток и их расположение определяется толщиной меди – от 4-6 мм прихватки располагаются на расстоянии 70–110 мм друг от друга, а при толщине меди до 15-25 мм с расстоянием между ними – до 450–550 мм.
  2. Правильная установка компонентов изготавливаемой конструкции. Для качественной сварки установка происходит с небольшим наклоном к горизонтали (порядка 15 градусов).
  3. Выбор режима сварки. Режим определяется толщиной свариваемых деталей. При толщине 3–4 мм выбирается мощность 150–175 л/ч на 1 мм толщины, а при толщине от 8 до 10 мм мощность горелки выбирается из расчета 175–230 л/ч на 1 мм.
  4. Процесс сваривания.
  5. Заключительный этап. Состоит из проковки шва и очистки его от остатков флюса. Делается это азотной или серной кислотой с последующим удалением остатков кислоты водой.

Другие виды сварки

Рассмотрим менее распространённые виды сварки:

  1. Сварка трением позволяет получить сварные соединения с прочностью на уровне основного материала.
  2. Сварка взрывом дает соединение высокой прочности. Метод применяется для получения слоистых листов и лент.
  3. Сварка прокаткой применяется для получения биметаллических листов и лент сталь + медь. Обычно соединение не уступает по прочности основному металлу.
  4. Контактная сварка обеспечивает интенсивность тепловыделения в зоне сварки и высокие градиенты температур.
  5. Ультразвуковая сварка деталей малых толщин. Колебания подводятся со стороны меди.
  6. Диффузионная сварка. Обеспечивает получение термостойких, вибропрочных сварных соединений при сохранении высокой точности геометрических размеров и форм изделий.
  7. Сварка плавлением. На сталь предварительно наплавляется слой другого металла или применяется промежуточная вставка.
  8. Электронно-лучевая сварка. Очень перспективная, но пока малораспространённая методика. Это относительно безопасный и экологически чистый метод, почти не подвергающий опасности здоровье сварщика.

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *