Медные трубы: инструкция пайки медных соединений (мягким припоем)

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. На практике большая доля работы пайкой выполняется при температурах 175 — 315°C. Как выполняются соединения медных труб пайкой припоем? Ниже по тексту представлена инструкция на пайку медных труб, учитывающая все детали процесса.

Последовательность подготовки и проведения операций пайки

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:

  • измерение и резка,
  • развертывание,
  • очистка,
  • применение флюса,
  • сборка и поддержка,
  • нагрев,
  • применение припоя,
  • охлаждение и чистка,
  • тестирование.

Инструкция на производство 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.

Замеры сборочного узла медная труба - фитинг
Проведение замеров сегментов соединительного узла – процедура необходимая для точного формирования монтажного участка на основе медных труб и фитингов

Разрезать медную трубу 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:

  • ножовку,
  • абразивный круг,
  • стационарную или переносную ленточную пилу.

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

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

Подготовительная часть: 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.

Развертка внутри медной трубы
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:

  • полукруглые или круглые напильники,
  • карманный складной нож,
  • другой подходящий инструмент удаления заусенцев.

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.

Подготовительная часть: 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. Шлифовка производится на участке поверхности, немного превышающем глубину чашек установочных фитингов.

Зачистка внешней трубной поверхности
Зачистка трубной поверхности посредством классического обрабатывающего материала – наждачной бумаги. Для производства работы, как правило, применяется мелкозернистая «шкурка»

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.

Зачистка области соединения внутри чаши фтинга
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.

Подготовительная часть: применение флюса под пайку

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.

Инструкция пайки - наложение флюса на тело медной трубы-фитинга
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. Эту процедуру желательно проводить немедленно после выполнения операции очистки, дабы исключить образования новых окислов (чистая медь окисляется очень быстро).

Флюс нельзя наносить пальцами. Химические вещества, присутствующие в составе флюса, способны вызвать негативные реакции при попадании в глаза, рот или на открытые раны.

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.

Подготовительная часть: сборка медного узла под пайку

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.

Инструкция пайки - сборка медного узла
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.

Исполнительная часть: 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.

Инструкция пайки - предварительный нагрев узла
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.

Инструкция пайки - нагрев электрическим сопротивлением
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.

Исполнительная часть: инструкция на применение припоя

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.

Инструкция пайки - процесс ввода припоя в зазор 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. Есть технические таблицы расхода. Потребность флюса на пайку обычно составляет 50-55 г на килограмм припоя.

Заключительная часть: 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-практика пайки соединений меди

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


При помощи информации: CDA


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *