Łączenie rur miedzianych w instalacjach wodnych, grzewczych i gazowych (2). Kielich na rurce

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Zarówno czysta miedź, jak i jej stopy są uznawane za najłatwiej lutowalne materiały konstrukcyjne, przy czym do lutowania stopów miedzi wymagane jest stosowanie nieco bardziej aktywnych topników aniżeli czystej miedzi pokrywającej się stosunkowo nietrwałymi tlenkami Cu2O oraz CuO. Jednym z podstawowych warunków, obok prawidłowego doboru lutu i topnika do lutowania miedzi, jest sposób przygotowania powierzchni materiału oraz realizacji nagrzewania do temperatury lutowania.

Szerokość zakładki Zakładając, że wytrzymałość lutu zawsze jest mniejsza od wytrzymałości materiału podstawowego, a jednym z głównych zjawisk wykorzystywanych w procesie lutowania jest kapilarność, połączenie lutowane powinno być projektowane jako połączenie zakładkowe o odpowiedniej szerokości zakładki. Dzięki odpowiedniemu wysterowaniu szerokości zakładki możliwe jest uzyskanie połączenia lutowanego o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej, szczelności i przewodności elektrycznej. Warsztatowo szerokość zakładki można wyznaczyć ze wzoru:

x = t * W/(0,8 * L),

gdzie:

x – szerokość zakładki,

t – wytrzymałość na rozciąganie materiału podstawowego,

L – wytrzymałość na ścinanie materiału lutu.

Problem ten w praktyce najczęściej zostaje rozwiązany poprzez stosowanie różnego rodzaju łączników z kielichami lub kielichów bosych o odpowiedniej długości kielichów (rys.).

Kielichowanie końcówki Jeszcze innym rozwiązaniem jest rozkielichowywanie końcówki rury miedzianej za pomocą specjalnych narzędzi (ekspandera) lub wyoblanie w przypadku wykonywania rozgałęzienia bez użycia trójnika.

Jak już wspominano w poprzednich artykułach z tego cyklu, końcówka rury musi być rozkielichowana, a nie roztłoczona, co jest częstym błędem podczas wykonywania instalacji miedzianych. Kolejnym istotnym czynnikiem wpływającym na jakość połączeń lutowanych, a szczególnie ich szczelność, jest współosiowe usytuowanie elementów miedzianych względem siebie, tj. szerokość szczeliny lutowniczej na całym obwodzie powinna być jednakowa. W przypadku stosowania łączników problem jest rozwiązywany poprzez odpowiednie zaprojektowanie samego łącznika. W przypadku rozkielichowywania końcówki rury musimy na niej wykonać specjalne występy (odciski), przynajmniej trzy równomiernie rozmieszczone na obwodzie rury, mające za zadanie zagwarantowanie takiej samej szerokości szczeliny lutowniczej na całym obwodzie. Na fotografii przedstawiono przypadek niezachowania powyższego warunku, zakończony demontażem elementu instalacji i ponownym jego wykonaniem.

Czystość powierzchni Mówiąc o lutowaniu, nie sposób pominąć kwestii czystości powierzchni elementów lutowanych. Niedopuszczalne jest zanieczyszczenie powierzchni farbami, tłuszczami, resztkami starego lutu itp. Oczyszczanie łączonych elementów powinno odbywać się bezpośrednio przed lutowaniem dla uniknięcia ich ponownego zanieczyszczenia i utlenienia. W przypadku miedzi kwestia ponownego utlenienia powierzchni nie jest aż tak krytyczna jak w przypadku np. aluminium, którego powierzchnia utlenia się ponownie natychmiast po usunięciu warstwy tlenków. W praktyce stosuje się dwa sposoby oczyszczania: czyszczenie mechaniczne i chemiczne. Czyszczenie mechaniczne w przypadku elementów miedzianych sprowadza się do usunięcia zabrudzeń za pomocą szczot drucianych itp. W przypadku nowych elementów oczyszczanie powierzchni sprowadza się do przetarcia powierzchni papierem ściernym lub, częściej, specjalnie do tego celu przeznaczoną włókniną czyszczącą, a następnie ich odtłuszczenia acetonem, benzenem, alkoholem etylowym etc.

Czasami elementy miedziane przed lutowaniem trawi się w wodnym roztworze kwasu siarkowego (0,5-8%) lub azotowego (15-25%) celem rozpuszczenia warstewki tlenków z ich powierzchni. W praktyce mechaniczne oczyszczanie powierzchni, odtłuszczanie i stosowanie topników podczas lutowania w zupełności wystarczają.

Prądem lub gazem Jako źródło ciepła podczas lutowania miękkiego stosuje się albo lutownice elektryczne lub zaopatrzone w palnik propanowy ogrzewający grot lutownicy, albo palnik gazowy zasilany gazem palnym, np. propanem. W pewnych przypadkach stosuje się lutowanie rezystancyjne i używa się do tego celu specjalnej zgrzewarki.

Z praktycznego punktu widzenia stosowanie palnika jest najkorzystniejsze z racji stosunkowo szybkiego nagrzewania elementu do lutowania oraz prostoty wyposażenia niezbędnego do realizacji lutowania płomieniowego. W przypadku lutowania twardego stosowany jest płomień tlenowo-acetylenowy bądź tlenowo-propanowy, dający odpowiednio maksymalną temperaturę 3150 i 2800°C. Do lutowania miękkiego nie jest wymagana aż taka wysoka temperatura, stąd przeważnie stosuje się płomień spalanej w powietrzu mieszanki propan-butan lub czystego propanu. Wówczas maksymalna temperatura płomienia wynosi odpowiednio 1200 i 1925°C. Z punktu widzenia bezpieczeństwa prac lutowniczych stosowanie palnika tlenowo-acetylenowego wymaga zachowania specjalnych środków ostrożności, związanych z obsługą, przechowywaniem i transportem butli acetylenowej. Ponadto do lutowania potrzebne są dwie butle (tlenowa i acetylenowa), co przysparza dodatkowego problemu związanego z ich transportem na miejsce prac instalacyjnych.

Pewnym problemem występującym podczas lutowania płomieniowego jest trudność z równomiernym nagrzaniem obszaru lutowania na całym obwodzie rur. Ma to miejsce szczególnie często w przypadku lutowania elementów o większych średnicach i grubościach ścianek. Rozwiązaniem tego problemu jest stosowanie specjalnych nasadek rozwidlonych, dzięki którym płomień omiata cały obwód lutowanych elementów rurowych.

dr inż. Maciej Różański

Rys. Szerokość zakładki w złączu kielichowym rur.

Fot. Brak wypełnienia szczeliny lutowniczej na całym obwodzie połączenia spowodowany niewłaściwym centrowaniem rury względem otworu.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij