Miedź powszechnie stosowana jest w wykonawstwie instalacji sanitarnych dzięki takim korzystnym cechom jak trwałość, duża odporność na korozję, łatwość formowania i łączenia oraz działanie bakterio- i grzybobójcze chroniące użytkowników przed chorobami powodowanymi zanieczyszczeniem wody.

Pomimo że coraz powszechniej stosowaną technologią trwałego łączenia między sobą elementów instalacji miedzianych jest łączenie przy użyciu złączek zaciskowych i samozaciskowych, w wielu przypadkach nadal stosowane jest lutowanie miedzi twarde (temperatura procesu powyżej 450oC) i miękkie (temperatura procesu poniżej 450oC) oraz spawanie. Przykłady zastosowania metod łączenia przedstawiono na ilustracji nr 1.

Lutowanie-miedzi-w-instalacjach-diagram
Lutowanie miedzi –
przykłady zastosowania metod łączenia

Pomimo powszechnie dostępnych informacji i wiedzy w temacie łączenia elementów rurowych miedzianych nadal podczas prac instalatorskich napotkać można na błędnie wykonane połączenia. W niniejszym artykule omówiono podstawy spawalniczych technologii łączenia elementów instalacyjnych miedzianych, czyli lutowanie twarde i miękkie oraz spawanie.

Lutowanie miedzi – przygotowanie elementów do lutowania

Przygotowanie złącza do lutowania twardego i miękkiego zasadniczo nie różni się między sobą i składa się z następujących czynności: cięcie rur, gratowanie krawędzi ciętych, kielichowanie końcówki rur (o ile nie są stosowane łączniki), czyszczenie powierzchni rur w miejscu łączenia i nałożenie topnika, jeśli jest stosowany.

Należy pamiętać, że w każdym procesie łączenia elementów metalowych między sobą, poczynając od klejenia, poprzez lutowanie, na spawaniu kończąc, kluczowym parametrem determinującym otrzymanie złącza spełniającego założone kryteria jakościowe jest przygotowanie i czystość krawędzi łączonych elementów.

Elementy przygotowane do lutowania muszą być metalicznie czyste, tzn. wolne od smarów, tłuszczy, resztek farb, emulsji po obróbce etc. Dlatego też każdy element przed lutowaniem czy spawaniem powinien zostać oczyszczony, najlepiej acetonem lub benzyną ekstrakcyjną. W przypadku, kiedy na krawędzi elementów zalegają zanieczyszczenia trwałe, należy je usunąć za pomocą metod mechanicznych (np. papierem ściernym lub czyściwem stalowym), a następnie odtłuścić jw.

Lutowanie miedzi – połączenie zakładkowe

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.

W większości przypadków stosowane są dostępne na rynku złączki, w których szerokość zakładki w gnieździe znacznie przekracza obliczeniową minimalną szerokość liczoną dla lutu cynowego. Jeżeli jednak stosowane jest kielichowanie, wówczas szerokość zakładki powinno ustalać się zgodnie ze wzorem

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

(x – szerokość zakładki, t – wytrzymałość na rozciąganie materiału podstawowego, W – grubość materiału podstawowego, Rt – wytrzymałość na ścinanie materiału lutu).

Wytrzymałość na ścinanie przykładowych lutów przedstawiono w tabeli (patrz poniżej). Z kolei wytrzymałość miedzi stosowanej do produkcji rur miedzianych wynosi od 220 dla materiału w stanie wyżarzonym do 290 MPa (1 MPa = 1 N/mm2) dla materiału w stanie twardym.

Szczelina lutownicza

Kolejnym istotnym parametrem w budowie złącza lutowanego jest szerokość szczeliny lutowniczej. Powinna ona wynosić 0,05-0,3 mm. Parametr ten jest o tyle istotny, że jeśli szczelina jest zbyt duża, wówczas lut nie zostanie zassany do szczeliny i uzyskanie szczelnego połączenia, szczególnie podczas lutowania w pozycjach przymusowych, nie będzie możliwe.

Częstym błędem jest brak właściwego centrowania elementów lutowanych, tak że szczelina po jednej stronie jest zbyt duża, po drugiej z kolei – zbyt mała (rys.).

Lutowanie-miedzi-w-instalacjach-polaczenie zakładkowe

Rys. Szerokość zakładki w złączu kielichowym rur.

Spoiwo i…

Najczęściej zalecane spoiwa do miękkiego lutowania instalacji miedzianych to cynowe luty bezołowiowe, przeważnie z dodatkiem niewielkich ilości srebra lub miedzi (np. S-Sn97Cu3 czy S-Sn97Ag3). Skład chemiczny i temperaturę topnienia kilku wybranych gatunków lutów miękkich zgodnie z PN-EN ISO 9453:2008 podano w tabeli.

Lutowanie-miedzi-w-instalacjach-tabela
Lutowanie miedzi: luty miękkie

Często do lutowania miękkiego instalacji miedzianych stosuje się pasty z topnikiem lub łączniki z integralnie wtłoczonym lutem z topnikiem. Wytrzymałość na ścinanie połączeń lutowanych lutami miękkimi zazwyczaj nie przekracza 50 MPa i znacznie maleje wraz ze wzrostem temperatur, z czego wynika ograniczenie stosowania lutów miękkich do instalacji pracujących w temperaturze do 110oC.

Do lutowania twardego instalacji miedzianych zaleca się stosowanie spoiwa miedziano-fosforowego lub miedziano-fosforowego z dodatkiem srebra poprawiającego właściwości plastyczne lutu. Zaleca się również stosowanie spoiw srebrnych typu Ag-Cu-Zn lub Ag-Cu-Zn-Sn. Ekonomiczne w zastosowaniu, z uwagi na stosunkowo niskie ceny w stosunku do lutów srebrnych, jest użycie lutów miedź – fosfor.

Przy stosowaniu tych lutów należy zwrócić uwagę na korzystne zastosowanie mniejszej szczeliny lutowniczej od 0,05 do 0,1 mm. Ponadto luty te są wrażliwe na przegrzanie, tzn. zbyt wysoka temperatura lutowania prowadzi do intensywnego odparowywania fosforu i porowatości połączenia lutowanego, czego konsekwencją jest bardzo często nieszczelność złącza.

…topniki

I jeszcze kwestia topników. Miedź jest materiałem bardzo łatwo lutowalnym. Do lutowania miękkiego topniki mają przeważnie postać pasty, żelu lub płynu, które po lutowaniu muszą pozostawiać niekorozyjny, a w przypadku instalacji wody pitnej nietoksyczny żużel, łatwo zmywalny zimną wodą. Pastę, żel lub płyn nanosimy na powierzchnie lutowaną przeważnie pędzelkiem, tak aby na krawędzi lutowanych elementów zalegała cieniutka warstwa topnika.

Głównymi składnikami topników do lutowania miękkiego są wodne lub alkoholowe roztwory chlorku amonu, chlorku cynku, kwasu solnego czy kwasu ortofosforowego. Nietoksyczne i niekorozyjne topniki to topniki bezkwasowe oparte m.in. na kalafonii.

Klasyfikację topników do lutowania miękkiego ujęto w normie PN-EN 29454-1.

Topniki do lutowania twardego miedzi mogą mieć postać pasty, proszku, zawiesiny itp. Na rynku dostępne są również luty zawierające topnik bądź w postaci otuliny, bądź znajdujący się w rdzeniu lutu. Wówczas oczywiście nie jest konieczne nakładanie na powierzchnie lutowane dodatkowego topnika. Należy zwrócić uwagę, że to nie jest tak, że obojętnie jaki topnik będzie przydatny do wykonywanego przez nas połączenia lutowanego.

Do konkretnego gatunku stosowanego lutu musimy dobrać odpowiedni topnik. Wyjątek stanowi lutowanie miedzi z użyciem lutu miedź-fosfor (np. CP 105 lub CP 203), gdyż fosfor w lucie zapewnia redukcję tlenków miedzi pokrywających lutowany metal. Niestety w przypadku lutowania mosiądzu (stop miedzy z cynkiem) zastosowanie lutu miedź-fosfor będzie już wymagało użycie topnika.

Lutowanie miedzi – kierunek topnienia

I jeszcze jedna uwaga – podczas lutowania proces powinien być prowadzony w taki sposób, ażeby lut topił się zawsze od materiału podstawowego, a nie od źródła ciepła. Przeważnie temperatura elementu lutowanego powinna być ok. 30÷50oC wyższa od górnej (likwidus) temperatury topnienia lutu.

dr inż Maciej Różański

Fot. główne. Niewłaściwe centrowanie elementu w otworze.

Lutowanie miedzi zostało też opisane w innym artykule…

Prenumerata Magazynu Instalatora

Jedna myśl na temat “Lutowanie miedzi w instalacjach wewnętrznych

  • 12 lutego 2019 o 12:07
    Permalink

    Włóknem nie metalicznym !!! Nie papierem ściernym!!!!

    Odpowiedz

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