Как спаять медную трубу самостоятельно

В современной квартире имеется немало трубопроводов из меди. Их можно обнаружить в радиаторах отопления, некоторых участках водопровода, кондиционерах, холодильных установках. При полной или частичной замене трубок или подключении новых фитингов соединения необходимо паять. Как происходит пайка медных труб в домашних условиях?

пяльная лампа

Виды медных труб

Ассортимент и номенклатура медных труб отечественного производства достаточно обширны. Действуют следующие стандарты:

  1. ГОСТ 617-2006, распространяющийся на тянутые или прессованные медные (и латунные) трубы круглого поперечного сечения. Сортамент рассчитан на общие условия применения. Выбор производится по внешнему диаметру и толщине стенки. Предусмотрен следующий диапазон значений: по диаметру – от 3 до 360 мм, по толщине – от 0,8 до 10 мм. Изделия выпускаются длиной от 1,0 до 6,0 м.
  2. ГОСТ 32598-2013, который относится к медным трубам круглого поперечного сечения, используемым в водных и газовых магистралях. Изделия производятся только холодным волочением, и имеют диапазон внешних диаметров 6…267 мм, при толщине стенки от 0,5 до 3,0 мм. Такие трубы производятся в бухтах или мерных отрезках длиной наибольшей длиной соответственно 15 и 5 м.
  3. ГОСТ Р 52318-2005. Регламентирует технические требования и сортамент медных труб, предназначенных для прокладки газо- и водопроводов. От предыдущего стандарта отличается тем, что рассматривает только бесшовные трубы, которые можно использовать в монтаже систем напольного отопления с использованием воды как теплоносителя. Имеются также незначительные отклонения по химсоставу и качеству производства (в сторону ужесточения допусков и процентного содержания примесей).
  4. ГОСТ 21646-2003. Содержит технические требования к медным и латунным трубам (как цельным, так и сварным), которые устанавливаются в различном теплообменном оборудовании. Внешние диаметры — 6…30 мм, толщина стенки – от 0,5 до 3,0 мм, длина — 1,5…12,0 м. Такие трубы могут поставляться с одно- или двухугловыми гнутыми участками.

Особенность агрегатов импортного производства (холодильники, кондиционеры) в том, что там устанавливаются трубопроводы, изготовленные из твёрдой или мягкой меди по DIN EN 12735-1 и DIN EN 1057. По своему составу и свойствам они примерно соответствуют ГОСТ 21646-2003 и ГОСТ Р 52318-2005.

Типы соединений под пайку

Подразделяются на две группы – торцевые (стыковые) и внахлёст, при помощи переходной арматуры или фитингов. Теоретически стыковые соединения между медными трубами могут быть такими же прочными, как и сама медь, при условии, что припой достаточно прочен. Это связано с тем, что вся нагрузка должна переноситься через область контакта двух небольших поверхностей на концах каждой детали. Однако на практике стыковые соединения для спайки медных труб используются редко, потому что обеспечить одной рукой правильное выравнивание смежных торцов во время пайки в домашних условиях практически невозможно.

медные фитинги

Соединительные муфты, с другой стороны, самоустанавливаются в процессе сборки и пайки медных труб. Присадочный металл или флюс в соединении не должен быть таким прочным, как медь, потому что площадь контакта между трубкой и посадочным местом фитинга всегда достаточно большая. В этом случае напряжение в паяном металле низкое, поэтому присадочный металл может быть менее прочным, чем основной металл. Поэтому, когда домашний мастер пользуется заблаговременно приобретёнными медными фитингами с глубокими полостями, можно успешно применять мягкие припои с пределом прочности на разрыв около 35 МПа, а для соединения более прочной медной трубки — с пределом прочности на разрыв около 180 МПа, чего вполне достаточно для большинства видов соединений.

Как запаять медную трубу? Трубное соединение должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать такие факторы, как давление, собственный вес и тепловое расширение. Если вы выбираете оптимальную комбинацию присадочного металла, учитывающую глубину полости, то соединение окажется даже более прочным, чем материал исходной трубы.

Прочность торцевого соединения при пайке медной трубы обычной горелкой зависит от:

  • Длины зоны перекрытия (обычно глубины полости в фитинге);
  • Прочности припоя;
  • Прочности готового спая, после того, как температура в зоне спая снизится до комнатной (или до максимальной температуры горячего теплоносителя, если требуется припаять соединительный элемент системы тёплого пола).

Необходимые инструменты и материалы

Приборы (паяльники)

Как известно, паяльники могут быть газовыми и электрическими . Газовый паяльник обеспечит более высокую скорость нагрева, но это практически всегда сопровождается перегревом металла. Электрический работает медленнее, зато отличается контролируемой температурой нагрева. Вдобавок, отсутствует открытое пламя, что делает электропаяльник более безопасным в обращении, особенно, когда в зоне пайки могут находиться другие материалы, устройства или легковоспламеняемые вещества.

паяльник для медных трубПараметрами выбора являются:

  1. Мощность. Минимальной будет та, что обеспечит нагрев металла в зоне пайки до температуры не ниже 4500С. Имеются в продаже и более мощные приборы: например, паяльник Rotenberger Rotherm 2000 гарантирует нагрев до 800…9000С (впрочем, он и стоит намного дороже бюджетных моделей отечественного или китайского производства).
  2. Способ питания – от стационарной электросети или аккумуляторный через понижающее устройство. Надёжнее и проще использовать паяльник с прямым подключением.
  3. Масса. При выполнении сложных манипуляций с прибором лучше, чтобы паяльник был как можно легче, особенно, если припаивать медные трубы приходится в не совсем комфортных условиях.
  4. Площадь поперечного сечения контакта. Чем толще стенка трубы, тем мощнее должен быть паяльник.

Поскольку пайка меди может производиться в различных условиях, то целесообразнее иметь паяльник с различным набором сменных наконечников.

Припои и другие расходные материалы

Припой вводится в зазор между трубой и арматурой, площадь которого влияет на два важных аспекта пайки медных труб: прочность соединения и легкость пайки. С точки зрения прочности представляется, что чем больше зона перекрытия, тем лучше. На самом деле, это не так: доказано, что, перекрытие, превышающее в два раза толщину более тонкого элемента, уже не делает соединение более прочным, а только затрудняет создание надежного соединения.

Причины следующие. Во-первых, паяный металл должен равномерно перетекать в зазор между деталями по всей длине и окружности соединения. Одним из препятствий является то, что чем длиннее перекрытие, тем дольше должен течь паяный металл, и тем больше у него возможностей улавливать газы, выделяющиеся при пайке труб. Это вызывает пустоты в стыке. Достаточная подача флюса и достаточно высокий равномерный нагрев соединения способствуют потоку паяного металла в соединение, но по мере увеличения перекрытия и увеличения диаметра обеспечить такой процесс труднее.

припой для меди

Во-вторых, припой начинает плавиться при более низкой температуре, чем температура расплава, называемая температурой солидуса. Чуть выше этой температуры паяльный наполнитель представляет собой смесь твердого вещества плюс жидкость. В таком высоковязком состоянии металл не может легко попасть в плотно прилегающее соединение.

По мере того как припой прогревается, он становится более жидким, достигая температуры ликвидуса. Жидкотекучесть увеличивается, поэтому заполнение зазора происходит значительно быстрее. Поэтому, тем меньше температура ликвидуса и разница её с температурой солидуса, тем оптимальнее припой.

Во время пайки небольшое количество меди растворяется в припое, а небольшое количество легирующих элементов припоя, наоборот, диффундирует в основной металл. Когда это происходит, химический состав припоя изменяется, и это снижает жидкотекучесть.

К счастью, процесс диффузии является более медленным по сравнению со временем, которое требуется для того, чтобы паяный металл перетёк в правильно нагретое соединение. Чем дольше шов находится при температуре пайки, тем больше состав припоя приближается к составу меди.

Способы пайки

Твёрдая пайка

Твёрдой пайкой медных труб считают такую, при которой температура плавления припоя меньше, чем температура меди. Основные марки припоев содержат (кроме олова и винца) цинк, висмут и кадмий. Они плавятся при температурах не ниже 120…1300С. Твёрдая пайка используется для создания соединений, которые в процессе эксплуатации не подвергаются нагрузкам изгиба, а также толчкам и ударам. В качестве флюса используют безводную буру.

Пайка мягкими припоями

Такие припои содержат серебро, и – иногда – фосфор. Польза последнего как следует не доказана. С одной стороны наличие фосфора обеспечивает самофлюсование припоя с медью, с другой – повышается хрупкость. Поэтому рекомендуется фосфорсодержащие припои и/или флюсы использовать для пайки прямых участков трубопроводов, не подвергающихся динамическим нагрузкам.

Отметим, что наличие серебра в флюсе обеспечивает поглощение газов, выделяющихся при пайке медных труб и улучшает, таким образом, жидкотекучесть припоя. Применение таких флюсов при пайке холодильных линий не рекомендуется.

Техника безопасности

Перед пайкой стоит вспомнить о том, что медь обладает высоким коэффициентом теплопроводности, поэтому соединяемые детали следует удерживать не руками, а специально подготовленными клещами. Между губками клещей и трубой устанавливают плоские прокладки из листового фрикционного материала – резины, ретинакса или феродо – которые обеспечат улучшенное фиксирование, воспримут на себя повышенные температуры, и помогут избежать деформации поверхности трубы, особенно тонкостенной.

Осторожность следует соблюдать и при работах с флюсами, в состав которого часто входят химически агрессивные и легковоспламеняемые вещества. Поэтому помещение где ведутся работы, должно проветриваться. Однако сквозняки тоже опасны: могут возгореться детали одежды работающего.

Процесс пайки медных труб

В домашних условиях он разделяется на ряд этапов.

Нарезка

нарезка при помощи трубореза

Трубу отрезают в размер, используя труборез (лучше!) или ножовку.

Если используется ножовка по металлу, следует удалить все внутренние и наружные заусенцы с помощью напильника или другого инструмента.

Если трубка не круглая, следует обеспечить точность сечения, используя оправку.

Зачистка и подготовка торцов

зачистка торцов

Поверхности швов должны быть чистыми и не содержать масла, смазки или оксидных загрязнений. Очистка производится с помощью проволочной щетки из нержавеющей стали или жесткой наждачной тканью.

Для очистки поверхности от смазки или масла используются подходящие растворители.

Не забудьте удалить мелкие посторонние частицы, например, наждачную пыль, после чего обработанные места необходимо тщательно высушить.

Нанесение флюса

Для равномерного нанесения используют кисть. Недопустимо попадание флюса внутрь трубы, поэтому количество наносимого вещества должно быть минимально необходимым.

Излишки флюса перед пайкой медных труб надо удалить.

Соединение

Обязательные процедуры включают:

  • Подготовку фитинга: он не должен быть со слишком глубокой полостью (излишек лучше отрезать). Рекомендуется, чтобы глубина полости не превышала двух её диаметров;
  • Прогрев соединяемых изделий, для чего чаще используют газовую горелку, хотя можно и паяльник, имеющий соответствующую насадку;
  • Нанесение флюса. При этом (для круглых труб) соединяемые детали вращают относительно друг друга: флюс распределится равномернее, и спаять трубу будет легче;
  • Нанесение в зазор припоя. Разогретый теплом паяльника, он устремится в зазор, и заполнит его (это будет видно по остаткам припоя, вытекающего из полости стыка);
  • Охлаждение места сборки с одновременным контролем качества пайки.

Пайка по капиллярной технологии

спайка медной трубы

Особенностью такого вида пайки является то, что подготовленная медная трубка с нанесенным флюсом вставляется в полость фитинг и нагревается до температуры плавления припоя.

Силы адгезии и когезии заставляют припой стекать в капиллярный зазор. Флюс позволяет припою смачиваться, прилипать и сплавляться с поверхностью меди, а сцепление приводит к тому, что припой затягивается достаточно, чтобы полностью заполнить зазор. Это приводит к прочному водонепроницаемому соединению.

Обработка швов

Некоторые считают эту операцию излишней, но окончательная отделка шва необходима, во-первых, для отделки торца соединённого с трубой фитинга, а во-вторых, для контроля возможных пустот и каверн, которые могли образоваться в соединении, если пайка проводилась при высоких температурах, а контроль за возможным газообразованием отсутствовал.

Ошибки и дефекты

Если все подготовительные работы (последовательность проведения которых была описана ранее) выполнены верно, то паяное соединение будет качественным. Неудачи чаще всего бывают следующими:

  1. Неправильно выбран монтажный зазор.
  2. Разогрев места пайки оказался недостаточным (или – что реже – избыточным).
  3. Проверку качества пайки произвели при неостывшем стыке.
  4. На поверхности имеются следы сгоревшего флюса и/или окислов.

Во всех случаях, кроме последнего, соединение придётся выполнять заново. А, поскольку «разобрать» трубу не получится, то придётся готовить новый фитинг, и заново – торцы трубы. Поэтому лучше не спешить, а (при недостатке практического опыта) предварительно потренироваться на производстве схожих по технологии операций. Тогда пайка медных труб состоится без проблем.

Видео о том как правильно паять медь

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector