Применение медных труб позволяет устроить эффективную и долговечную систему отопления или водоснабжения. Наиболее простым и распространенным способом соединения таких изделий является технология пайки. Она предполагает наличие припоя – термопластичного вещества, обеспечивающего герметизацию стыка путем плавления и затекания под действием высокой температуры. После остывания он твердеет и фиксирует соединение.
Пайка труб из меди осуществляется разными видами припоя
Подготовка медных труб
Данные изделия отличаются прочностью, долговечностью, выдерживают высокие значения давления и температуры, а также не боятся ультрафиолетового излучения.
Для спаивания труб из меди понадобятся труборез, расширитель, молоток, рулетка и фаскосниматель. Выбор трубореза определяется диаметром используемых изделий. Он позволяет получить ровный срез, который перпендикулярный к оси трубы. Фаскосниматели применяются для снятия грата и фаски с краев изделий. Снятие заусенцев с внешних и внутренних краев труб облегчает их всовывание друг в друга. Фаскосниматели бывают в круглом корпусе (с ограничением диаметра трубы в 3,6 см) либо в виде карандаша.
Если соединение медных труб не предполагает использование фитингов, то используется труборасширитель.
Важно! Расширяемое медное изделие должно быть или мягким или отожженным.
В помещении проведения пайки медной трубы не должно находиться легковоспламеняющихся и горючих веществ. Также необходимо обеспечить хорошую вентиляцию и проветривание.
Для качественного соединения важен ровный срез, поэтому трубу нужно обрезать специальным приспособлением — труборезом
Классификация медных изделий
Медные трубы в Европе в основном метрические, 6, 8, 10, 12, 15, 22, 28, 42 и 48 мм встречаются и больших диаметров, но могут быть и дюймовые:
| дюймы | мм |
| 1/4 | 6,35 x 0,8 |
| 3/8 | 9,52 x 0,8 |
| 1/2 | 12,7 x 0,8 |
| 5/8 | 15,9 x 0,8 |
| 3/4 | 19,1 x 0,8-0,9 |
Маркировка меди в российских марках: ставится буква «М» обозначающая медь. Далее идут цифры показывающие степень чистоты в % (00-высокочистая, 0-чистая, 1, 2, 3 — технически чистая). Последний элемент маркировки – буква обозначающая способ изготовления меди: (к – катодная, у – катодная переплавленная, б – бескислородная, р – раскисленная, ф -раскисленная фосфором).
| Марка меди | М00 | М0 | М1 | М2 | М3 |
| Чистота | 99,99 | 99,95 | 99,90 | 99,70 | 99,50 |
Медь марок М1р, М2р и М3р при суммарном содержании примесей, одинаковом с медью марок М, М2 и М3, отличается от них тем, что они более полно раскислены и содержание кислорода в них снижено от 0,05 — 0,08 % до 0,01%. Поэтому в них дополнительно содержится от 0,002% до 0,012 % фосфора. Марка меди М1ф отличается от М1р еще большим количеством фосфора от 0.012% до 0,04%, для большего раскисления и соответственно полным отсутствием кислорода.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕДИ ПО ГОСТ 859 (%)
| Марка меди | Cu+Ag (%) | Примеси, не более (%) | ||||||||||
| Bi | Sb | As | Fe | Ni | Pb | Sn | S | Zn | O | P | ||
| М1ф | 99,90 | 0,001 | 0,002 | 0,002 | 0,005 | 0,002 | 0,005 | 0,002 | 0,005 | 0,005 | — | 0,04 |
| М1р | 99,90 | 0,001 | 0,002 | 0,002 | 0,005 | 0,002 | 0,005 | 0,002 | 0,005 | 0,005 | 0,01 | 0,012 |
| М1 | 99,90 | 0,001 | 0,002 | 0,002 | 0,005 | 0,002 | 0,005 | 0,002 | 0,004 | 0,004 | 0,05 | — |
| М2 | 99,70 | 0,002 | 0,005 | 0,01 | 0,05 | 0,2 | 0,01 | 0,05 | 0,01 | — | 0,07 | — |
| М3 | 99,50 | 0,003 | 0,05 | 0,01 | 0,05 | 0,02 | 0,05 | 0,05 | 0,01 | — | 0,08 | — |
Применение различных марок меди в сантехнических изделиях определяется ГОСТ 52318, а в Европе – EN 1057. В строительных изделиях: ГОСТ 495-92, в Европе – EN 1172. Обычно водопроводные трубы содержат 99,90 меди и великолепно подходит для целей самогоноварения.
Материалы, необходимые для работы
Пайку медных труб можно выполнять самостоятельно. Для работы потребуются:
- припой;
- стальная щетка;
- флюс;
- кисть;
- паяльник или газовая горелка.
Припой имеет вид проволоки с температурой плавления меньшей, чем у меди. Это позволяет выполнять соединение изделий нагреванием. С помощью стальной щетки при подготовительных работах очищаются внутренняя поверхность фитинга и внешняя часть трубы.
Припой бывает высокотемпературный, представляющий собой тонкую проволоку из меди с добавлением до 6% фосфора и имеющий температуру плавления 600-800 °С, и низкотемпературный – из олова, плавящегося при 300-400 °С.
Жидкий флюс наносится на муфту и трубу до сборки соединительного узла, твердый – расплавляется в зоне пайки. Флюс в виде пасты представляет собой загустевшую смесь, которая может быть нанесена как до, так и после процесса стыковки. Флюс очищает от окислов поверхность трубы, защищает место пайки от кислорода, способствует растекание припоя и улучшает сцепления соединяемых деталей.
Для разогрева металла и припоя необходима газовая горелка
Различают газовые горелки со стационарным баллоном или одноразовым. Существует отдельный вид горелок – ацетилен-кислородные, которые отличаются своей конструкцией. Выбор мощности аппарата для пайки осуществляется по температуре плавления припоя. Профессиональными инструментами проводится пайка медных труб твердым припоем, полупрофессиональными – твердым и мягким припоем.
Разница между пайкой медни и латуни
Пайка — удобный инструмент, когда речь идёт о ремонте сантехники в ванной комнате. Пайка не является однотипной операцией, а в разных случаях требуются другие технологии. В частности, пайка латунных труб может быть более сложной, чем пайка меди, так как латунные фитинги требуют более высоких температур.
Основной процесс соединения латунных или медных водопроводных труб по существу тот же, однако большая разница между медью и латунью заключается в том, что латунь требует гораздо больше тепла для правильной работы припоя. На самом деле, придётся нагреть металл в пять или шесть раз больше, чем медь, чтобы она достигла точки, в которой расплавится припой. Это потребует более высокой температуры от факела, больше времени, подачи тепла к металлу, и пристального внимания за поведением пламенем со всех сторон.
Латунные трубы несколько необычны, поэтому перед началом пайки нужно следить, чтобы давление внутри пайки не накапливалось, а свободно удалялось в окружающую среду.
Опыт говорит о том, что пропановые горелки недостаточно горячие, чтобы работать с латунью. Вместо этого при работе с латунью используют особый газ, представляющий собой смесь метилацетилена и пропадиена, которая достигает более высокой температуры, чем пропан. Не нужно скупиться на использование флюса или паяльной пасты, когда нужно монтировать трубы.
Особенности припоев и флюсов
Существует большое количество твердых и мягких припоев, которые могут обеспечить качественную пайку медных труб. Низкотемпературные припои дают шов с несколько худшими механическими параметрами, но позволяют выполнять работы при температуре, которая не оказывает сильного влияния на прочность металла труб. Около 95-97% таких припоев составляет олово, остальная часть – прочие элементы.
Наиболее хорошие технологические свойства у соединений, содержащих серебро. Существуют трехкомпонентные припои, в состав которых входят олово, серебро, медь. Флюсы, применяемые для низкотемпературной пайки, зачастую содержат хлорид цинка.
Достаточная прочность соединения при пайке мягким припоем достигается большой площадью контакта элементов. Для газопроводов используется только высокотемпературная пайка, обеспечивающая наилучшую прочность и надежность.
Низкотемпературный припой состоит из олова и имеет вид проволоки
Допустимое давление в трубопроводах при использовании разных типов пайки приведено в таблице.
Таблица 1
| Тип пайки | Температура среды, которая транспортируется, °С | Давление, атм |
| Низкотемпературная | 30 | 16 |
| 65 | 10 | |
| 110 | 6 | |
| Высокотемпературная | 30 | 40 |
| 65 | 25 | |
| 110 | 16 |
Для высокотемпературной пайки обычно используются медно-фосфорные припои. Они выпускаются в виде прутков.
Обратите внимание! Медно-фосфорный припой нельзя использовать при пайке чугуна, стали, а также цветных металлов, в состав которых входит более 10% никеля.
Рекомендуется применение флюса и припоя одного производителя как для низкотемпературной, так и высокотемпературной пайки.
Условия обеспечения прочности
Одним из условий герметичности и прочности паяных изделий является соответствующая ширина паяного соединения. Для обеспечения этого условия используются специальные устройства разъёмов, двухконечных колен, колпачков, тройников. Медь может паяться:
- мягкими припоями (температура плавления ниже 450 C);
- твёрдыми припоями (температура плавления выше 450 C).
Типы припоя, используемые на медных водопроводных трубах:
- 40 процентов свинца / 60 процентов олова, например ПОС-61;
- 95 процентов олово-сурьмы / 5 процентов свинца;
- 50-процентный свинцовый припой рекомендуется на линиях сплава меди, которые не должны использоваться для питьевой воды;
- бессвинцовый припой, для труб, используемых в водоснабжении.
Пайка мягким припоем
Низкотемпературная пайка применяется при установке водопроводных и отопительных сетей с температурой теплоносителя до 130 °С и диаметром труб до 10 см.
Пайка при низкой температуре подходит для монтажа водопроводов
Технология соединения медных изделий мягким припоем предполагает предварительную зачистку поверхностей, нанесение кисточкой флюс-пасты и вставку элементов друг в друга. Далее, место соединения раскаляется газовой горелкой до 200-250 градусов. Припой наносится на край соединения.
Во время пайки важно помнить, что температура пламени горелки может достигать 1 тыс. градусов, поэтому для разогрева элементов достаточно 15-20 секунд. Для равномерности нагрева пламя необходимо постоянно перемещать. Контроль степени прогрева выполняется по цвету флюса. После его потемнения необходимо брать припой.
После введения мягкого припоя в зону пайки при соприкосновении с нагретой медной трубой оловянная проволока начинает таять и скользить по флюсу в шов. Постепенно разогретая масса заполняет пространство между раструбом и трубой.
Типы медных фитингов под пайку
Вообще, есть более двух десятков различных фасонных элементов для медных труб — фитингов, но чаще всего применяются три вида :
- муфты — для соединения двух труб;
- уголки — для поворота;
- тройники — для создания разветвлений в трубопроводе.
Муфты для пайки медных труб
Количество использованных фитингов можно минимизировать — медь можно гнуть, из-за чего уменьшится число необходимых уголков. Также при желании можно обойтись и без муфт: один конец труб можно расширить (используя расширитель) так, чтобы в него зашла труба и остался зазор для попадания туда припоя (порядка 0,2 мм). При создании расширения, трубы должны перекрываться не менее чем на 5 мм, но лучше — больше.
Без чего сложно обойтись — так это без тройников. Для врезки отвода есть оборудование — отбортовщик, но относится он к профессиональному и стоит немало. Так что в данном случае дешевле и проще обойтись тройниками.
Есть фитинги для пайки медных труб с впаянным припоем
Есть два типа фитингов — обычные, с раструбами, которые обеспечивают требуемый зазор для затекания припоя. В зону сварки припой подается вручную. Есть фитинги с вмонтированным припоем. Тогда на раструбе формируется канавка, в которую, при производстве, устанавливается кусок припоя, что делает процесс пайки проще — надо всего лишь нагреть зону сварки, но ведет к удорожанию фитингов.
Пайка твердым припоем
Пайка медных труб своими руками с использованием твердого припоя проводится, если планируется эксплуатация системы при температуре выше 110 °С. Для соединения необходима температура выше 700 градусов, поэтому пайку выполняют газопламенным способом.
Медно-фосфорный припой выпускается в виде прутьев и применяется для высокотемпературной пайки
Обратите внимание! Технология пайки твердым припоем предполагает проведение отжига металла, что приводит к размягчению меди.
Применение медно-фосфорного припоя не требует наличия флюса. Если правильно обеспечить равномерный нагрев концов изделий, то он заполнит зазор. Готовность соединения проверяется прутком припоя – он должен плавиться.
Этапы пайки такие:
- Собирается и прогревается стыковочный узел.
- В точку соединения раструба и трубы вводится припой, который размягчается горелкой.
- После первого сцепления труба проворачивается и размягченный припой наматывается на последующий участок стыка.
Преимуществами технологии пайки медных труб твердым припоем является:
- хорошая прочность шва;
- возможность уменьшения ширины соединения;
- применимость в системах, работающих при высокой температуре.
Так как правильная пайка медных труб твердым припоем должна исключать перегрев изделий, что приводит к разрывам, то выполнение работ лучше доверить специалистам.
Трубы, соединенные твердым припоем, используются в отопительных системах
Как подготовить детали к пайке?
Перед тем, как приступать к пайке своими руками, часть детали необходимо соответствующим образом подготовить. Поверхность материала следует обезжирить.
Для этого можно использовать бензин, ацетон, любой другой растворитель. Чтобы удалить оксидную пленку, нужно применить физическое воздействие.
Для этого можно использовать различные материалы: сетку из нержавейки, щетку, абразивные круги.
Для удаления оксидной пленки можно использовать кислоты, такой способ достаточно трудоемкий, чтобы использовать его в домашних условиях.
После обработки поверхности металла, применяя изделие из нержавейки, старая пленка удалится, но на ее месте образуется новая.
Она будет более слабая, тонкая. Флюс растворит ее намного быстрее, чем ту, что сняли предварительно. Поверхность из латуни, меди, стали зачищать намного легче.
Видео:
Прежде чем припаять одну деталь к другой, стоит их нагреть. Если предметы из стали отличаются большими размерами, для нагрева следует использовать паяльную лампу или специальные газовые горелки.
Нагревая помощью горелки, нужно быть осторожным и все время следить за работой горелки. Основной материал перегреться не должен, так как расплавится и потеряет свою форму.
Необходим постоянный контроль температуры горелки. Для этого стержень припоя нужно кратковременно прикладывать к поверхности. Когда температура достигнет рабочей, припой расплавится.
Стоит обращать внимание на пламя горелки, которым нагреваются детали.
Газовые составы смеси для горелки должны быть сбалансированными и не иметь недостатка/переизбытка кислорода.
Если кислорода будет больше нормы, то поверхность металла будет окисляться. Подобная ситуация не случится, если работать с поверхностями из стали, латуни, меди.
Во время работы с маленькими деталями горелки не применяют, обычно пользуются паяльниками, работающими от электросети.
Если необходимо соединить несколько компонентов, применяется пайка волной припоя. На видео показано, как работать с мягкими, твердыми припоями.
Основные ошибки при пайке своими руками
Перед тем, как паять медные трубы необходимо убедиться в отсутствии дефектов на их поверхности, которые часто появляются при нарезке изделий. Надежность шва во многом зависит от чистоты материалов, используемых в работе. Для труб диаметром 6-108 мм ширина полученного соединения может составлять 7-50 мм.
Важно! При недостаточном прогреве медной трубы либо припоя оловянная или медная проволока последнего не прилипнет на флюс и не размягчится. Это приведет к протечке в месте стыка.
Иногда при нанесении флюса некоторые участки трубы пропускаются, что влечет за собой некачественное сцепление припоя с изделием. К похожему результату приводит перегрев трубы, при котором флюс сгорает.
Во время пайки важно выполнять требования техники безопасности, поскольку работы связаны с применением открытого пламени и химически активных веществ. Перед тем, как паять медные трубы, необходимо позаботиться о средствах индивидуальной защиты: рукавицах, очках и т. д.
Правильно организованные и выполненные работы по соединению медных труб обеспечит долгий срок службы трубопровода.
Техника безопасности
- В первую очередь, нужно помнить что медь сильно проводит тепло, и не стоит паять деталь, короче 30см просто держа в руках, это может привести к ожогам!
- При пайке медь сильно нагревается, и приобретает очень неприятные свойства, наносить очень сильные ожоги, в доли секунды, при прикосновении! Например, многие могут взять в руки уголёк из костра, и перекидывать из руки в руку не нанося себе вреда, но с медью такой фокус не пройдёт, ожог гарантирован!
- Во время пайки, флюс может капнуть на оголённые части тела, немедленно следует смыть водой, иначе может быть химический ожог!
- Во время работы вы должны быть одеты не в синтетическую одежду, не забывайте вы работайте с огнём, горячим металлом, и флюсом содержащим кислоту! Синтетика как правило легко воспламеняется и плавится!
- Не суйте флюс в глаза, ноздри, рот, уши и половые органы!
- При пайке откройте окно, не стоит дышать большим количеством дыма от сгоревшего Флюса!
На каких физико-химических процессах основана пайка
Спаяные медные трубы
При пайке припой, нагреваясь, сначала размягчается, а потом уже переходит в жидкое состояние. Этот температурный интервал носит название зоны плавления припоя. Соединяемые детали во время пайки нагревают, но не доводят до жидкого состояния. Процесс сплавления жидкого припоя происходит тогда, когда температура припоя становится выше температуры его плавления. Это так называемая рабочая температура. Расплавленный припой смачивает металл, подвергаемый соединению, растекается и устраняет зазоры между соединяемыми медными трубами.
Время пайки, или период от нагрева места спайки до момента перехода припоя в твердое состояние, его кристаллизации, составляет в среднем 4-5 минут. Необходимо также, чтобы паяльный инструмент генерировал столько тепла, чтобы за 2 минуты нагрева расплавленный припой вступал в реакцию с соединяемыми поверхностями. В таком случае флюс и детали не перегреются.
Во время пайки припой вступает в физико-химические взаимодействия с соединяемыми медными трубами. Эту его способность называют паяемостью.
Сама природа всех физических и химических процессов, происходящих при пайке, очень сложна и полностью не изучена. Однако всю процедуру пайки кратко можно описать следующим образом. Подготовительными этапами в формировании соединения можно считать нагрев, плавление и смачивание, или контакт жидкого металла с нагретой поверхностью детали. В результате смачивания твердого металла жидким происходит замена поверхности твердого металла на поверхность раздела фаз жидкость-твердое тело. В ней происходят растворно-диффузионные, диффузионные и химические процессы взаимодействия между жидким припоем и соединяемыми деталями (трубами из меди). В результате заполняются все зазоры, формируется прочное соединение между припоем и деталями. После припой кристаллизуется в процессе охлаждения, и образуется шов.
