Rury miedziane - Copper tubing
Rury miedziane są najczęściej używane w systemach grzewczych oraz jako przewody chłodnicze w systemach HVAC . Rury miedziane są powoli zastępowane rurkami PEX w zastosowaniach z gorącą i zimną wodą. Istnieją dwa podstawowe typy rur miedzianych: miedź miękka i miedź sztywna. Rury miedziane są łączone za pomocą połączenia kielichowego, zaciskowego, zaciskanego lub lutowanego. Miedź zapewnia wysoki poziom odporności na korozję, ale staje się bardzo kosztowna.
Rodzaje
Miękka miedź
Miękką (lub ciągliwą) rurę miedzianą można łatwo zginać, aby ominąć przeszkody na ścieżce rury. Podczas gdy utwardzanie w procesie ciągnienia stosowanego do wymiarowania rur powoduje, że miedź jest twarda lub sztywna, jest ona starannie wyżarzana, aby ponownie stała się miękka; dlatego jest droższy w produkcji niż sztywne rury miedziane niewyżarzane. Można go łączyć dowolną z trzech metod stosowanych w przypadku sztywnej miedzi i jest to jedyny rodzaj rur miedzianych nadających się do połączeń kielichowych. Miękka miedź jest najpopularniejszym wyborem dla przewodów czynnika chłodniczego w klimatyzatorach i pompach ciepła z systemem dzielonym .
sztywna miedź
Sztywna miedź jest popularnym wyborem w przypadku linii wodociągowych. Sztywne lub „twarde” rury miedziane są ogólnie określane jako „rura”. Miedziane „rurki” są określane przez nominalny rozmiar rury lub średnicę wewnętrzną. Łączy się go za pomocą połączenia lutowanego/pot, walcowanego, ściskanego lub zaciskanego/prasowanego. Sztywna miedź, sztywna ze względu na utwardzanie w procesie ciągnienia, nie może być zginana i musi używać łączników kolankowych, aby omijać narożniki lub przeszkody. Po podgrzaniu i pozostawieniu do ostygnięcia w procesie zwanym wyżarzaniem , sztywna miedź stanie się miękka i będzie można ją wyginać/formować bez pękania.
Połączenia lutowane
Złączki lutowane są gładkie i łatwo wsuwają się na koniec odcinka rury. Połączenie jest następnie podgrzewane za pomocą palnika , a lut jest wtapiany w połączenie. Gdy lut stygnie, tworzy bardzo silne wiązanie, które może trwać przez dziesięciolecia. Miedź sztywna łączona lutem jest najpopularniejszym wyborem dla linii wodociągowych w nowoczesnych budynkach. W sytuacjach, gdy trzeba wykonać wiele połączeń na raz (np. hydraulika nowego budynku), lutowanie oferuje znacznie szybszą i znacznie tańszą stolarkę niż złączki zaciskowe lub kielichowe. Termin pocenie jest czasem używany do opisania procesu lutowania rur. Materiał wypełniający stosowany do połączeń ma temperaturę topnienia poniżej 800°F (427°C).
Połączenie lutowane
Lutowanie twarde to proces łączenia metali, w którym dwa lub więcej elementów metalowych łączy się ze sobą przez stopienie i wlanie spoiwa do złącza, przy czym spoiwo ma niższą temperaturę topnienia niż metal sąsiedni.
Lutowanie twarde różni się od spawania tym, że nie obejmuje topienia elementów obrabianych, a lutowanie przy użyciu wyższych temperatur w podobnym procesie, a jednocześnie wymaga znacznie gęściej dopasowanych części niż podczas lutowania. Spoiwo wpada do szczeliny pomiędzy ciasno dopasowanymi częściami pod wpływem działania kapilarnego . Spoiwo jest doprowadzane do temperatury nieco powyżej jego temperatury topnienia ( likwidusu ), gdy jest chronione odpowiednią atmosferą, zwykle topnikiem . Następnie przepływa przez metal podstawowy (w procesie znanym jako zwilżanie ), a następnie jest chłodzony, aby połączyć ze sobą obrabiane elementy. Dużą zaletą lutowania twardego jest możliwość łączenia tych samych lub różnych metali ze znaczną wytrzymałością. Materiał wypełniający stosowany do połączeń ma temperaturę topnienia powyżej 800°F (427°C).
Połączenia kompresyjne
Złączki zaciskowe wykorzystują pierścień z miękkiego metalu lub termoplastycznego pierścienia (pierścień zaciskowy „oliwka” lub „tuleja”), który jest wciskany na rurę i w złączkę za pomocą nakrętki zaciskowej. Miękki metal dopasowuje się do powierzchni rurki i złączki i tworzy uszczelnienie. Połączenia kompresyjne zwykle nie mają tak długiej żywotności, jak połączenia potowe, ale w wielu przypadkach są korzystne, ponieważ można je łatwo wykonać przy użyciu podstawowych narzędzi. Wadą połączeń kompresyjnych jest to, że ich wykonanie zajmuje więcej czasu niż pot, a czasami wymagają ponownego dokręcania z czasem, aby zatrzymać przecieki.
Połączenia kielichowe
Połączenia kielichowe wymagają, aby koniec odcinka przewodu rurowego był rozciągnięty na zewnątrz w kształcie kielicha za pomocą narzędzia do kielichowania . Nakrętką ściska ten koniec w kształcie dzwonu na złączką. Połączenia kielichowe są pracochłonną metodą wykonywania połączeń, ale są dość niezawodne przez wiele lat.
Połączenia zaciskane lub zaprasowywane
Połączenia zaciskane lub zaprasowywane do stosowania specjalnych złączek miedzianych, które są trwale przymocowane do sztywnych rur miedzianych za pomocą zaciskarki z zasilaniem. Specjalne złączki, wykonane ze szczeliwem już wewnątrz, nasuwają się na łączony przewód. Tysiące funtów siły na cal kwadratowy są wykorzystywane do odkształcenia złączki i dociśnięcia uszczelniacza do wewnętrznej miedzianej rury, tworząc wodoszczelne uszczelnienie. Zaletą tej metody jest to, że powinna trwać tak długo, jak rura, jej wykonanie zajmuje mniej czasu niż inne metody, jest czystsza zarówno pod względem wyglądu, jak i materiałów użytych do wykonania połączenia, a podczas łączenia nie jest używany otwarty płomień proces. Wadą jest to, że stosowane okucia są trudniejsze do znalezienia i kosztują znacznie więcej niż okucia typu pot.
Rozmiary
| Rozmiary rur miedzianych (CTS) do instalacji wodociągowych | ||||
|---|---|---|---|---|
Rozmiar nominalny |
Średnica zewnętrzna (OD) [cale (mm)] |
Średnica wewnętrzna (ID) [w (mm)] |
||
| Wpisz P | Wpisz L | Wpisz M | ||
| 1 ⁄ 4 | 3 ⁄ 8 (9,5) | 0,305 (7,747) | 0,315 (8.001) | |
| 3 / 8 | 1 / 2 (12,7) | 0,402 (10,211) | 0,430 (10,922) | 0,450 (11,430) |
| 1 ⁄ 2 | 5 ⁄ 8 (15,875) | 0,528 (13,411) | 0,545 (13,843) | 0,569 (14,453) |
| 5 ⁄ 8 | 3 ⁄ 4 (19.05) | 0,652 (16,561) | 0,668 (16,967) | 0,690 (17,526) |
| 3 ⁄ 4 | 7 ⁄ 8 (22.225) | 0,745 (18,923) | 0,785 (19,939) | 0,811 (20,599) |
| 1 | 1+1 ⁄ 8 (28.575) | 0,995 (25,273) | 1,025 (26,035) | 1,055 (26,797) |
| 1 1 ⁄ 4 | 1+3 ⁄ 8 (34,925) | 1,245 (31,623) | 1.265 (32.131) | 1.291 (32.791) |
| 1 1 ⁄ 2 | 1+5 ⁄ 8 (41.275) | 1.481 (37.617) | 1,505 (38,227) | 1,527 (38,786) |
| 2 | 2+1 ⁄ 8 (53,975) | 1.959 (49.759) | 1.985 (50.419) | 2.009 (51.029) |
| 2 1 ⁄ 2 | 2+5 ⁄ 8 (66,675) | 2,435 (61,849) | 2,465 (62,611) | 2.495 (63.373) |
| 3 | 3+1 ⁄ 8 (79.375) | 2,907 (73,838) | 2.945 (74.803) | 2,981 (75,717) |
Stany Zjednoczone, Kanada i Brazylia
Typowe grubości ścianek rur miedzianych w USA, Kanadzie i Indiach to „Typ K”, „Typ L”, „Typ M” i „Typ DWV”:
- Typ K ma najgrubszy odcinek ścianki spośród trzech typów rur ciśnieniowych i jest powszechnie stosowany do głębokich zakopań pod ziemią, takich jak chodniki i ulice, z odpowiednią powłoką antykorozyjną lub ciągłym rękawem polietylenowym, zgodnie z wymogami kodeksu hydraulicznego. W Stanach Zjednoczonych zwykle ma nadruk w kolorze zielonym. To oznaczenie rur jest używane w przemyśle chłodniczym.
- Typ L ma cieńszy odcinek ścianki rury i jest używany w domowych i komercyjnych instalacjach wodociągowych i ciśnieniowych. W Stanach Zjednoczonych zwykle ma nadruk w kolorze niebieskim.
- Typ M ma jeszcze cieńszy odcinek ścianki rury i jest używany w domowych i komercyjnych niskociśnieniowych zastosowaniach grzewczych. W Stanach Zjednoczonych zwykle ma nadruk w kolorze czerwonym.
- Typ DWV ma najcieńszy odcinek ściany i generalnie nadaje się tylko do zastosowań bezciśnieniowych, takich jak przewody odpływowe, kanalizacyjne i wentylacyjne (DWV). W Stanach Zjednoczonych zwykle ma nadruk w kolorze żółtym lub jasnopomarańczowym, a typowe rozmiary to 1+1 / 4 , 1+1 / 2 , 2-cal rozmiar rur miedzianych.
Typy K i L są ogólnie dostępne zarówno w prostych odcinkach ciągnionych na twardo, jak iw rolkach z miękkiej wyżarzonej rury, podczas gdy typy M i DWV są zwykle dostępne tylko w odcinkach prostych ciągnionych na twardo.
Uwaga: Typy „L” i „M” są często błędnie identyfikowane jako przeznaczone do zastosowań „na gorąco” lub „na zimno” przez początkujących warsztatów domowych po ich czerwonym i niebieskim nadruku. To błędne założenie. Nadruk odnosi się tylko do grubości rury, co może wpłynąć na wybór aplikacji i rozwiązać problemy z jakością/trwałością wybranego produktu.
W północnoamerykańskim przemyśle hydraulicznym rozmiar rurki miedzianej jest określany przez jej nominalną średnicę, która jest o 1 ⁄ 8 cala mniejsza od średnicy zewnętrznej. Średnica wewnętrzna zmienia się w zależności od grubości ścianki rury, która różni się w zależności od rozmiaru rury, materiału i gatunku: średnica wewnętrzna jest równa średnicy zewnętrznej, pomniejszona o dwukrotność grubości ścianki.
W północnoamerykańskim przemyśle chłodniczym stosuje się rury miedziane oznaczone ACR (klimatyzacja i usługi w zakresie chłodnictwa), które są wymiarowane bezpośrednio na podstawie średnicy zewnętrznej (OD) i napisanej litery wskazującej grubość ścianki. Dlatego jednocalowa rura miedziana typu L nominalna i 1+1 / 8 p cala rurowy D ACR są dokładnie tej samej wielkości, z różnych nazw wielkości. Rura ACR jest produkowana bez przetwarzania olejów, które byłyby niekompatybilne z olejami stosowanymi do smarowania sprężarek w układzie klimatyzacji.
Z wyjątkiem tej różnicy między rurami ACR (typy A i D) i rurami instalacyjnymi (typy K, L, M i DWV), typ wskazuje tylko grubość ścianki i nie wpływa na zewnętrzną średnicę rury. Typ K 1 / 2 cala typ L 1 / 2 cala i typ D 5 / 8 cala ACR wszystkie mają taką samą średnicę zewnętrzną od 5 / 8 cala.
Zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i Kanadzie rury i kształtki miedziane są sprzedawane wyłącznie w jednostkach imperialnych, ponieważ rozmiary metryczne nie są produkowane do użytku w Ameryce Północnej. Wielu kanadyjskich kupców podaje przybliżone rozmiary metryczne produktów budowlanych, ale w przypadku rur i kształtek miedzianych przybliżenia te nie są wymienne z elementami metrycznymi.
Europa
Popularne grubości ścian w Europie to „Typ X”, „Typ Y” i „Typ Z”, określone w normie EN 1057.
- Typ X jest najbardziej powszechny i jest używany w instalacjach naziemnych, w tym w instalacjach wody pitnej, ciepłej i zimnej wody, instalacjach sanitarnych, centralnego ogrzewania i innych zastosowaniach ogólnego przeznaczenia.
- Typ Y to rura o grubszych ściankach, stosowana do prac podziemnych i wymagających wysokich obciążeń, w tym zaopatrzenia w ciepłą i zimną wodę, sieci gazowej, instalacji sanitarnych, ogrzewania i inżynierii ogólnej.
- Typ Z to rura o cieńszych ściankach, stosowana również do instalacji naziemnych, w tym do zaopatrzenia w wodę pitną, instalacji ciepłej i zimnej wody, kanalizacji, centralnego ogrzewania i innych zastosowań ogólnego przeznaczenia.
W branży hydraulicznej wielkość rur miedzianych mierzy się ich średnicą zewnętrzną w milimetrach. Popularne rozmiary to 15 mm i 22 mm. Inne rozmiary obejmują średnice zewnętrzne 18 mm, 28 mm, 35 mm, 42 mm, 54 mm, 66,7 mm, 76,1 mm i 108 mm.
Rurki o średnicach zewnętrznych 8 mm i 10 mm nazywane są „mikrootworami” i są łatwiejsze do zainstalowania, chociaż istnieje nieco zwiększone ryzyko zablokowania przez kamień lub zanieczyszczenia. Bywa stosowany w instalacjach centralnego ogrzewania, a do podłączenia do zaworów grzejnikowych stosuje się przejściówki 15 mm.
Australia
W Australii klasyfikacje rur miedzianych to „Typ A”, „Typ B”, „Typ C” i „Typ D”:
Rury miedziane w Australii są oznaczone numerem DN (nominalna średnica), który jest nominalnym milimetrem odpowiadającym ich rzeczywistej wielkości imperialnej. Na przykład DN20 to rozmiar dla rury miedzianej o średnicy zewnętrznej 19,05 mm lub 3 ⁄ 4 cale. Chociaż rozmiary rur w Australii są oparte na calach, są one klasyfikowane według średnicy zewnętrznej, a nie wewnętrznej (np. nominalna rura miedziana 3 ⁄ 4 cale w Australii ma średnicę 0,750 cala na zewnątrz i 0,638 cala wewnątrz, podczas gdy nominalna rura 3 ⁄ 4 calowa rura miedziana w USA i Kanadzie zmierzyła średnice 0,875 cala na zewnątrz i 0,745 cala wewnątrz. Podczas gdy Nowa Zelandia ma ten sam kod instalacyjny co Australia i oba używają rur calowych wyrażonych w milimetrach, rozmiary Nowej Zelandii są oparte na „nominalnej otwór" zamiast "średnicy nominalnej" (np. rozmiar NZ 20 ma średnicę wewnętrzną 0,750 cala, w przeciwieństwie do australijskiego DN20, który ma średnicę zewnętrzną 0,750 cala ).
Ługowanie ołowiu
Na ogół, rury z miedzi są lutowane bezpośrednio do armatury miedzi lub mosiądzu, chociaż kompresji , zaciskane lub rac okucia są również używane. Dawniej problemy z miedzianymi rurkami zasilającymi dotyczyły ołowiu używanego w spoiwie na złączach (50% cyny i 50% ołowiu). Niektóre badania wykazały znaczne wypłukiwanie ołowiu do strumienia wody pitnej, szczególnie po długich okresach niskiego zużycia, po których następują okresy szczytowego zapotrzebowania. W zastosowaniach z twardą wodą , wkrótce po instalacji, wnętrze rur zostanie pokryte osadzonymi minerałami, które zostały rozpuszczone w wodzie, dzięki czemu zdecydowana większość odsłoniętego ołowiu nie przedostanie się do wody pitnej. Przepisy budowlane w całych Stanach Zjednoczonych wymagają stosowania praktycznie „bezołowiowych” (<0,2% ołowiu) stopów lutowniczych lub spoiw w armaturze i urządzeniach wodociągowych.
W Australii rury miedziane są zwykle lutowane lutem twardym zawierającym srebro, a nie lutowane. Ten rodzaj połączenia zapewnia silniejsze połączenie między rurociągami i nie wykorzystuje żadnych materiałów na bazie ołowiu. W Australii rury miedziane są używane zarówno do połączeń wodnych, jak i gazowych. Stosowanie żeliwa ocynkowanego lub czarnego jest dozwolone przez normy australijskie, ale nie jest to powszechna praktyka.
Korozja
Rury miedziane są podatne na wżery spowodowane zimną wodą spowodowane zanieczyszczeniem wnętrza rury, zwykle topnikiem lutowniczym ; korozja erozyjna spowodowana dużą prędkością lub przepływem turbulentnym ; i korozja prądów błądzących spowodowana słabą techniką okablowania elektrycznego, taką jak niewłaściwe uziemienie i połączenie.
Otwory
Wycieki otworkowe z wżerami rozpoczynającymi się na zewnętrznej powierzchni rury mogą wystąpić, jeśli rury miedziane są niewłaściwie uziemione lub połączone. Zjawisko to jest technicznie znane jako korozja prądów błądzących lub wżer elektrolityczny . Dziurkowanie spowodowane złym uziemieniem lub złym połączeniem występuje zwykle w domach, w których oryginalna instalacja wodociągowa została zmodyfikowana; Właściciele domów mogą stwierdzić, że nowe plastikowe urządzenie do filtracji wody lub plastikowe złącze naprawcze przerwało ciągłość elektryczną rury wodociągowej z ziemią, gdy po niedawnej instalacji zaczną dostrzegać wycieki wody z otworków. Uszkodzenia pojawiają się szybko, zwykle stają się oczywiste około sześć miesięcy po przerwie w uziemieniu. Prawidłowo zainstalowany sprzęt sanitarny będzie mieć miedź wiązania zworki kabel łączący przerwane odcinków rur. Wycieki otworkowe z korozji spowodowanej prądem błądzącym mogą skutkować wysokimi rachunkami za hydraulikę i wymagać wymiany całej linii wodociągowej. Przyczyną jest zasadniczo usterka elektryczna, a nie usterka wodno-kanalizacyjna; po naprawieniu uszkodzenia instalacji wodociągowej należy niezwłocznie skonsultować się z elektrykiem w celu oceny uziemienia i połączenia całej instalacji wodociągowej i elektrycznej.
Różnica między gruntem a więzią jest subtelna. Zobacz Uziemienie , aby uzyskać pełny opis.
Korozja powodowana przez prądy błądzące występuje, ponieważ: 1) system rurociągów został przypadkowo lub celowo podłączony do źródła napięcia stałego; 2) rurociąg nie ma ciągłości elektrycznej typu metal-metal na całej swojej długości; lub 3) jeśli źródłem napięcia jest prąd przemienny, jeden lub więcej naturalnie występujących minerałów pokrywających wnętrze rury może działać jako prostownik, przekształcając prąd przemienny na prąd stały. Napięcie prądu stałego zmusza wodę w rurociągu do działania jako przewodnik elektryczny (elektrolit). Prąd elektryczny wypływa z miedzianej rury, przepływa przez wodę przez nieprzewodzący odcinek (na przykład plastikową obudowę filtra) i ponownie wchodzi do rury po przeciwnej stronie. Wżery występują po stronie elektrycznie ujemnej (katodzie), która może znajdować się w górę lub w dół w stosunku do kierunku przepływu wody. Wżery występują, ponieważ napięcie elektryczne jonizuje metaliczną miedź z wnętrza rury, która reaguje chemicznie z rozpuszczonymi w wodzie minerałami, tworząc sole miedzi; te sole miedzi są rozpuszczalne w wodzie i zmywają się. Mikroskopijne jamki w końcu rosną i konsolidują się, tworząc otworki. Kiedy jeden zostanie odkryty, prawie na pewno jest więcej, które jeszcze nie wyciekły. Pełne omówienie korozji spowodowanej prądami błądzącymi można znaleźć w rozdziale 11, sekcja 11.4.3, Podręcznika inżynierii korozji, autorstwa Pierre'a Roberge'a.
Wykrywanie i eliminowanie słabych połączeń jest stosunkowo proste. Wykrywanie odbywa się za pomocą prostego woltomierza prądu stałego , z przewodami pomiarowymi umieszczonymi w różnych miejscach w instalacji. Zazwyczaj sonda na gorącej rurze i sonda na zimnej rurze poinformuje użytkownika o nieprawidłowym uziemieniu. Wszystko powyżej kilku miliwoltów jest znaczące, a potencjały 200 mV są powszechne. Brakujące wiązanie będzie najlepiej widoczne w obszarze przerwy, ponieważ zmierzony potencjał elektryczny rozprasza się na odległość. Brakujące połączenie znajduje się zwykle w pobliżu wlotu zimnej wody do budynku, ponieważ zwykle dodaje się tam sprzęt filtrujący i uzdatniający, ale przecieki otworkowe mogą wystąpić w dowolnym miejscu za lub przed przerwaniem ciągłości elektrycznej.
Rozwiązaniem problemu jest prosta sprawa zakupu miedzianego zestawu zworek łączących, składającego się z miedzianego kabla o średnicy co najmniej #6 AWG i dwóch brązowych zacisków uziemiających do przymocowania go do instalacji wodociągowej. Patrz NFPA 70, US National Electrical Code Handbook (NEC), rozdział dotyczący łączenia i uziemienia, aby uzyskać szczegółowe informacje na temat wyboru właściwego rozmiaru przewodu łączącego.
Podobny przewód łączący można również zobaczyć przechodzący przez gazomierze, ale z innego powodu.
Jeśli jednak mieszkańcy budynku doświadczają wstrząsów lub dużych iskier z osprzętu hydraulicznego lub rur, jest to poważniejsze niż brak połączenia. Większe napięcia mogą być spowodowane mostkowaniem przewodu elektrycznego pod napięciem do instalacji wodociągowej oraz nieprawidłowym lub brakiem uziemienia instalacji wodociągowej. Taka sytuacja stwarza zagrożenie porażenia prądem i potencjalne niebezpieczeństwo pożaru; należy natychmiast skonsultować się z elektrykiem.