Тверской Городской Форум

Статьи, обзоры и общение

И медные трубы

Содержание

Преимущества и недостатки

Медь используется для безопасной транспортировки питьевой воды уже в течение тысяч лет. Это самый древний трубопроводный материал, имеющий бесспорную репутацию наиболее долговечного и стойкого. Кроме надёжности, проверенной временем, к основным преимуществам можно отнести:

  1. Универсальность. Отвечает требованиями безопасности в широком диапазоне температур и давлений.
  1. Гигиеничность. Не выделяет неизвестных веществ в воду и не позволяет газам диффундировать через стенки инсталляций. Это означает, что посторонние запахи и другие влияния не могут ухудшить качество воды.
  2. Утилизируемость. В случае сноса или ремонта здания возможна 100% переработка.
  3. Эстетичность. Медный водопровод может служить выразительным элементом дизайна, поэтому нет необходимости прятать систему в стену.
  4. Однородность стандартов. Все трубы и фитинги, доступные на рынке, взаимозаменяемы.

Не бывает совершенных материалов для водопровода, у каждого есть свои плюсы и минусы. Всегда существуют технические условия, особенности химического состава воды, проблемы монтажа, исключающие возможность использования той или иной инсталляции. Эти особенности распространяются и на применение медных трубопроводов. Перечень недостатков, ограничивающих применение меди:

  1. Широкий диапазон качества труб и фитингов. Присутствие на рынке бюджетных вариантов, не обладающих перечисленными достоинствами.
  2. Чувствительность к определённым типам воды. Несмотря на выдающуюся коррозионную стойкость, медь способна менять свои качества при контакте с водой, обладающей высокой кислотностью. Это грозит появлением привкуса в воде и образованием свищей в трубах.
  3. Сравнительно заметная чувствительность к высокому давлению в водопроводе.

Сравнение с другими материалами

В долгой истории приспособлений для транспортировки воды можно проследить использование самых различных материалов для труб — от выдолбленной древесины до полимерных композитов. В прошлом веке наиболее популярной была сталь, многие дома до сих пор оснащены трубопроводами из чёрного металла. Но прогресс неумолим: старые системы ветшают, на смену им приходят более удачные решения. Если сформулировать основные требования домовладельца к сантехническому водопроводу, то перечень будет выглядеть так:

  • долговечность;
  • способность сохранять производительность на протяжении долгого времени;
  • безупречная герметичность;
  • стойкость соединений к резким перепадам температур и давлений;
  • невосприимчивость к погодным условиям, например, к заморозкам, ультрафиолету, кислотности среды;
  • механическая прочность;
  • способность ингибировать размножение вредных микробов;
  • негорючесть, нейтральность паров при воздействии огня;
  • низкие эксплуатационные расходы;
  • повышение стоимости недвижимости при продаже;
  • удовлетворение всех строительных и санитарных норм.

Медь — практически единственный сантехнический материал, удовлетворяющий всем приведённым требованиям. Но у трубопровода из красного металла есть главный недостаток — цена. Качественная инсталляция способна пережить здание практически без обслуживания, но необходимые материалы и сантехнические работы могут обойтись весьма недёшево.

Для понимания того, стоят ли затраты на медь своих денег, полезно будет сравнить её с самой популярной альтернативой — полимерным водопроводом. Основные три типа пластиковых труб на рынке:

  1. ПВХ (поливинилхлорид). Прочные и недорогие системы, применимы только для холодной воды.
  2. ХПВХ (хлорированный поливинилхлорид). Версия ПВХ с преимуществами поливинилхлорида и возможностью использовать для горячего и холодного водопровода.
  3. ПЭТ (сшитый полиэтилен). В отличие от ПВХ и ХПВХ, изготовленных из твёрдых материалов, ПЭТ трубы представляют собой гибкие изделия в качестве недорогой альтернативы для внутренних инсталляций. Кроме удобства монтажа такие трубы предполагают бесшумность работы и маркировку цветом. Главные недостатки — проницаемость стенок для загрязнений и непригодность для наружного применения.

Основное преимущество пластикового водопровода перед медным — низкая стоимость. Хоть трубы и фитинги из цветного металла дороже, в долгосрочной перспективе вложения в них могут оказаться более выгодными. Это возможно благодаря большой долговечности и ремонтопригодности.

Здоровье и биобезопасность

Самые достоверные знания о надёжности и безопасности трубопроводных материалов можно получить только в результате длительной эксплуатации. Долгой истории использования пластиковые системы не имеют. Одна из причин осторожности производителей при внедрении новых водопроводных полимеров — неопределённость результата.

Медь находится в одиннадцатой группе периодической таблицы вместе с серебром и золотом. Она является натуральным и экологически чистым несинтетическим материалом, а также необходимым для жизни человека микроэлементом. Идеальным можно считать применение для водопроводной фурнитуры серебра, которое известно своими антимикробными свойствами, но такие трубопроводы были бы крайне дороги. Медь не менее стабильна при контакте с водой. Трубы из неё покрываются патиной лишь с внешней стороны. Медные трубопроводы биостатичны, они фактически подавляют вредные бактерии.

Выщелачивание — один из важных факторов влияния материалов трубопровода на качество питьевой воды. Потенциальное воздействие соединений меди на человека хорошо изучено и известно, чего нельзя сказать о пластмассах. Недавние исследования указывают на то, что из полимерных труб вымываются химические соединения, которые трудно идентифицировать. Опасность в том, что фактически нет информации об их влиянии на здоровье человека.

Выщелачиванию непосредственно из материала стенок труб подвергаются используемые при производстве полимеров стабилизаторы и пластификаторы. Во многих случаях они образуют соединения, биологическое воздействие которых также неизвестно.

Наиболее распространённые типы

Есть два типа медных труб — жёсткие и мягкие. Правильно было бы разделить их на отожжённые и неотожжённые, но такие названия используют редко. Жёсткие трубы применяют в новом строительстве и реконструкции, когда относительно легко получить доступ к монтажным местам. Мягкие (или гибкие) более востребованы в ремонтных работах, так как они позволяют обходить сложные препятствия.

Твёрдые и мягкие элементы выпускаются в линейке стандартных диаметров — от ¼ до 2 дюймов. Трубы больше 1 дюйма используются в основном для подачи в здания воды и для наружных инсталляций. В жилищном строительстве для внутренних трубопроводов чаще всего используются:

  • ½ — для ванных и душевых;
  • 3/8 — краны умывальника и кухни;
  • ¼ — бачок унитаза и ледогенератор холодильника.

Медные трубы отличаются также по толщине стенок. Этот показатель ограничивает области их применения, поскольку массивность стенок определяет максимальное рабочее давление водопровода. Внешние размеры идентичны, что позволяет использовать одни и те же фитинги. Наиболее распространённые типы медных труб:

  1. K (толстостенные). Применяются для ввода и противопожарной защиты. Могут быть использованы с компрессионными и расширяющимися фитингами. Рекомендуются для подземных водопроводов, поскольку большая толщина стенок позволяет противостоять внешнему давлению.
  2. L. Самый используемый тип труб для сантехнических нужд. Также допустимо их применение в наружных инсталляциях.
  3. М (тонкостенные). Используются в бытовых системах. Имеют много ограничений к применению. Главное преимущество — низкая цена.

Фактический наружный диаметр жёстких труб всегда на 1/8 больше номинального размера, указанного в маркировке. Например, ½-дюймовая медная труба имеет наружный диаметр 5/8 дюйма. Это справедливо для типов K, L и M. Из-за высокой теплопроводности меди водопроводы из неё нередко заключают в теплоизоляционную оболочку. Некоторые типы сантехнических труб выпускаются для этой цели уже в полимерной оплётке. Применение того или иного типа медной трубы для водопровода определяется в зависимости от внутреннего давления текучей среды, питаемого оборудования, условий эксплуатации, внешнего воздействия и местных требований строительных норм.

Инструменты для монтажа

Работа с медными водопроводными трубами довольно проста. Она потребует стандартных инструментов, которые всегда в наличии у домашнего мастера: измерительной ленты, маркера, молотка и разводного ключа, а также нескольких специализированных приспособлений, облегчающих процесс. Сами трубы несложно резать с помощью обычной ножовки. Но если использовать специальное устройство, можно получить ровный срез без заусенцев. Для сгибов применяют следующие методы:

  • заполнение мелким песком перед формованием (традиционная техника);
  • при помощи специальной пружины (пригоден для работы с трубами большой длины);
  • с использованием трубогиба.

Также для монтажа понадобятся приспособления для пайки. Любые подобные работы следует проводить с соблюдением техники безопасности. С учётом последних требований в перечень необходимых приспособлений входят:

  • защита для глаз;
  • плотные перчатки;
  • противопожарная ткань;
  • огнетушитель;
  • медная труба;
  • трубопроводная арматура;
  • труборез;
  • металлическая щётка;
  • наждачная бумага;
  • пропановая горелка и регулятор со встроенным воспламенителем;
  • паяльный флюс или паста;
  • бессвинцовый проволочный припой;
  • салфетки или тряпьё.

Пайка соединений

Соединение элементов разводки воды медными трубами — несложный навык. Даже новичок способен научиться паять своими руками трубу буквально за полчаса. Рецепт успеха зависит более чем наполовину от тщательности подготовительных работ. Если выполнить верно два этапа (чистку стыков и нагревание), тогда припой всё завершит сам. Когда элементы довольно горячи, расплавленный припой благодаря капиллярному смачиванию проникает в соединение и покрывает сопрягаемые поверхности.

После разметки и резки элементов инсталляции необходимо удалить заусенцы и подготовить трубы и фитинги к пайке. Для этого нужно зачистить сопрягаемые участки с помощью наждачной шкурки и щёток, даже если на вид они выглядят чистыми. После этого на обработанные места наносится флюс. Процесс пайки элементов можно разделить на следующие этапы:

  • Сборка соединения.
  • Удаление избытков флюса.
  • Нагрев стыка пропановой горелкой путём перемещения факела по сопряжению для равномерного повышения температуры в сочленении.
  • Удержание припоя на соединении со стороны, противоположной пламени, пока он не расплавится и не заполнит стык.
  • Защита от нагрузок соединения до затвердевания припоя.

Как правило, значительно проще сначала очистить и обработать флюсом все детали будущего участка водоснабжения, а затем начать их паять. Следует помнить, что самая горячая точка факела находится на его кончике. Нет необходимости греть трубу, достаточно нагреть фитинг, чтобы поднять температуру всего соединения благодаря высокой теплопередаче меди. Припой никогда не затечёт в участок, который холоднее его температуры плавления, поэтому всегда важно добиться равномерного прогрева соединения.

Обзор медных труб для водопровода

Пайка трубопроводов, наполненных водой, невозможна. Для работы необходимо слить воду и просушить трубки в зоне нагрева.

Верно и тщательно спаянный медный водопровод имеет практически неограниченный срок службы. Несмотря на то что в последние десятилетия на рынке сантехники лидируют пластиковые системы, традиционная медь получает всё больше сторонников.

Дешевизна полимеров очевидна лишь при сравнительно малых сроках эксплуатации, поэтому количество людей, склонных заплатить за трубы дороже хотя бы из-за того, чтобы больше не вспоминать о них, растёт.

Исключительная надежность, антикоррозийные качества и стойкость к гидроударам выводят водопроводные медные трубы на позицию лидера трубной арматуры. Ограниченность эксплуатации медного проката – следствие дороговизны изделий.

Тем не менее капитальные инвестиции в систему водообеспечения вполне оправданы и позволяют потребителю не задумываться о реконструкции инженерной сети десятки лет. Помимо долговечности, в этой статье разберем и другие преимущества медного трубопровода, отметим недостатки.

Также рассмотрим состав, основные характеристики, особенности маркировки труб из меди и особенности их применения в различных сферах.

>Состав и характеристики медных труб

Медный водопровод – достаточно эксклюзивный вариант обустройства коммуникационной системы.

Плюсы и минусы использования медных труб для водопровода

Несмотря на массу абсолютных преимуществ к использованию меди прибегают все реже и реже. Основная причина – появление доступных альтернативных материалов (пластиковая и металлопластиковая арматура).

Металлосплав М1 характеризуется наивысшим содержанием меди. Чистота сплава обеспечивает высокую пластичность, электро- и теплопроводимость, а также коррозийную стойкость. Материал податлив к разным технологиям обработки.

Медная трубная продукция изготавливается из разных марок меди. Химический состав нормирован положением ГОСТа 24231-80. К производству допустимы сплавы марок: М1, М2, М3

Массовая доля компонентов сплава М1:

  • медь и серебро – 99,9;
  • кислород – 50;
  • железо, свинец – по 5;
  • сера, цинк – по 4;
  • олово, сурьма, мышьяк и никель – по 2;
  • висмут – 1.

В составе М2 массовая часть меди/серебра снижена до 99,7, содержание никеля и кислорода увеличено до 200 и 70 соответственно. Повышена доля олова и железа до 50. Сплав первичной меди обладает схожими характеристиками с металлосплавом М1.

Техническая медь (М3) – результат вторичной переплавки или огневого рафинирования. Материал отличается значительной массовой долей никеля (200), олова, свинца и мышьяка (по 80). Содержание меди – 99,5. Медные трубы из сплава М3 обладают хорошей прочностью и доступной стоимостью.

Механические характеристики трубопровода из меди зависят от качественного состава сплава и технологии изготовления труб. Свойства готовой продукции нормированы ГОСТом 617

Характеристики медных труб:

  • диапазон рабочих температур – от -200 °С до +300 °С;
  • допустимое давление – 100-200 атмосфер (для ряда марок предельное значение достигает 450 атмосфер);
  • относительное удлинение на разрыв – 10-40%;
  • диаметр водопроводной арматуры – 3-350 мм, толщина стенок – 0,8-10 мм;
  • расчетный срок службы – более 70 лет.

Критическая температура эксплуатации медного водопровода зависит от метода соединения элементов и типа использованного припоя. Более подробно о технологии монтажа медного трубопровода мы говорили здесь.

Реальный период службы существенно превышает срок, заявленный производителем. Старейшие медные коммуникации в Европе используются без замены второе столетие.

Сильные и слабые стороны медного водопровода

Трубы из меди схожи со своими ближайшими конкурентами (стальными коммуникациями) по прочностным и температурным характеристикам. Однако медь более предпочтительна за счет уникальных свойств.

Основные плюсы медных труб

Трубы из меди имеют свои положительные и отрицательные моменты. Для начала рассмотрим преимущества медного трубопровода.

Коррозийная стойкость и пластичность

Пожалуй, главный аргумент в пользу медного водопровода – иммунитет к появлению ржавчины. Это свойство объясняет длительность бесперебойной работы инженерных сетей и минимизирует негативное воздействие на сантехнические приборы.

В отличие от стальных изделий, медная арматура менее материалоемка – нет необходимости монтировать трубы с завышенной толщиной стенки про запас на случай коррозийных процессов

Пластичность – это качество объясняет ряд значимых эксплуатационных преимуществ трубопровода из меди:

  • податливость материала в обработке – трубы можно сгибать для создания сложных магистральных сетей с использованием ручного инструмента;
  • удержание заданной формы – этим свойством не могут похвастаться мягкие полимерные изделия;
  • возможность применения соединительных фитингов;
  • вероятность деформаций без механической деструкции;
  • скачки температуры не вызывают изменений линейных параметров;
  • выдерживание циклов заморозки/разморозки с сохранением целостности.

Еще один момент – повышенная стойкость к гидроударам. Показатель разрушающего давления позволяет не бояться за целостность системы при «скачках» водонапора.

Гладкость поверхности и бактерицидность

Архиважный аргумент в пользу водопровода из меди. Высокая однородность материала обеспечивает идеально ровное покрытие, что снижает молекулярные связи металла, а значит, сокращается образование солей и оксидов.

Минимальный коэффициент трения позволяет задействовать в сетях водоснабжения медные трубы меньшего диаметра, чем стальные или пластиковые. На внутренних стенах не скапливаются отложения, а значит, пропускная способность с течением времени не ухудшается

Медный сплав обладает антибактериальным свойством – циркулируя по трубам, вода частично обеззараживается. Дополнительный плюс – на стенках не размножаются колонии микроорганизмов.

Стойкость к химическим реагентам и УФ-лучам

Медь не разрушается при взаимодействии с солевыми растворами, формалионом и разбавленными неокисляющими кислотами. При контакте с хлором не образует оксидов, опасных для человека.

Медь не теряет своих характеристик под действием УФ-излучения, чего не скажешь о коммуникациях из термопластичных полимеров.

Наличие медного контура в санузле – эксклюзивный элемент декора и верный признак достатка дома. Медный трубопровод неприхотлив в уходе и не требует регулярного окрашивания, как в том нуждается стальной или чугунный

Наравне с хорошими показателями прочности, трубы из сплава меди несколько легче по весу стальных собратьев. Это облегчает их транспортировку и монтаж. Бесспорное преимущество медного трубопровода – возможность многократного применения.

Минусы трубопровода из меди

Медный трубопровод имеет и свои отрицательные моменты. Рассмотрим их детальнее.

К числу недостатков водопровода из меди относятся:

  1. Высокая цена. При сравнении со стоимостью аналогов медные изделия проигрывают. Обустройство сети из «желтого» металла обойдется в несколько раз дороже установки пластиковой или стальной магистрали.
  2. Трудоемкость монтажа. Все технологии стыковки медной арматуры (сборка на фитингах или пайка) – достаточно сложные процессы, требующие навыков работы.
  3. Непереносимость кислот. Использовать медные трубы для транспортировки кислой среды с уровнем рН более 9 нельзя. Вода с таким показателем непригодна для питья.
  4. Теплопроводность. Параметр в 1,7 раз больше показателя алюминиевых изделий и почти в шесть раз превышает теплопроводность стали. При транспортировке горячей среды труба нагревается – возрастают тепловые потери, есть риск получения ожога. В системах холодного водоснабжения на трубопроводе образуется конденсат.

Разрешить проблему можно за счет использования покрытия из поливинилхлорида или полиэтилена. Наружный рукав предотвращает появление конденсата, «остужает» поверхность, сохраняет температуру транспортируемой среды и снижает шум.

Трубы из меди с внешней термоизоляцией применяются только в тех случаях, когда необходимо снизить воздействие внешней среды на поставляемую системой воду. Нужны они также для того, чтобы предупредить ледяной затор, способный нарушить функционал водопровода.

Самим же медным трубам процессы замерзания с последующим оттаиванием не угрожают.

Пластичность меди позволяет сохранять герметичность даже в случае, если трубопроводу пришлось слегка деформироваться под воздействием ледяной пробки.

Полиэтиленовая изоляция за счет наличия воздушных каналов совсем не снижает уровень температурной деформации трубы – такой материал лучше применять на участках с небольшим количеством соединений. Вспененная «оболочка» (мягкий пенополиуретан, синтетический каучук) подходит для отопления и сетей ГВС

Дополнительными минусами использования медного проката считаются электропроводимость, а также несовместимость с алюминиевыми и стальными элементами водопровода. Для предотвращения риска поражения током на стадии монтажа следует позаботиться о правильном заземлении оборудования.

Веским недостатком медных труб является возникновение электрохимической коррозии, появляющийся в результате контакта меди с иными материалами:

Разнообразие медного трубопроката

Выбор материала для обустройства медного водопровода должен основываться на оценке ряда параметров: способе изготовления, уровне пластинчатости и прочности, а также габаритных размерах. Умение расшифровать маркировку сортамента поможет сориентироваться в многообразии трубной арматуры.

Классификация #1 — по методу производства

Получение медной трубы согласно ГОСТу выполняется по одной из технологий: холодный прокат, прессование с последующей сваркой. Тактика производства влияет на эксплуатационные качества готового изделия.

Как изготовляют трубы методом проката?

Технология подразумевает деформацию металлической заготовки в процессе прохождения ее между вращающимися валами трубопрокатного станка.

Гильза одновременно раскатывается двумя калибрами валов: широкая часть соответствует внешнему диаметру заготовки, а узкая – диаметру готового изделия

Обкатка происходит пошагово – с каждой подачей гильза разворачивается на 90°, обеспечивая равномерность обработки и отсутствие продольных рисок на трубе.

Преимущества «прокатной» арматуры:

  • безшовность конструкции обеспечивает высокую прочность;
  • точность параметров по все длине изделия.

Методом холодной деформации создаются водопроводные и отопительные медные трубы, испытывающие значительное давление изнутри в процессе службы.

На этапе финальной обработки трубная арматура может подвергаться термовоздействию. Это делается с целью возврата меди ее эластичности.

В ходе обжига трубу нагревают до +700 °С, а потом постепенно охлаждают. В результате запас прочности несколько понижается, а стойкость к растяжению увеличивается

Трубы бывают:

У неотожженных следующие характеристики – «жесткость» на изгиб, стойкость к внешним повреждениям и гидроударам (предел – 450 МПа). Подходят для сборки водопровода простой конфигурации.

Отожженные обладают следующими параметрами: высокая пластичность (при растяжении по длине в 1,5 раза сохраняют целостность), повышение стоимости.

Изготовление методом прессования

Трубы производятся из листовой меди – заготовка металлического полотна подается на прессовые формовочные вальцы станка. После придания формы стыковочный шов заваривается.

Финишный этап – проход трубы через калибровочные вальцы для выравнивания профиля и устранения продольной деформации.

Классификация #2 — по степени твердости

Механические свойства и сфера применения определяются типом трубы. Медную арматуру принято классифицировать на три категории, характеризующие пластичность и прочность изделия.

Галерея изображений

Фото из

В сооружении водопроводов в пределах частного дома или квартиры используются мягкие медные трубы (R 220), полутвердые (R 250) и твердые ( R 290)

Полутвердые и твердые трубы поставляют для сборки на объект в стержнях, мягкие — в бухтах. В качестве критерия деления используется прочность на разрыв, выраженная в мПа или Н/мм²

Максимальное давление держат твердые сорта, оно составляет 290 Н/мм², полутвердые 250 Н/мм², мягкие 290 Н/мм². Все они подходят для организации водопроводов в жилых объектах

Твердые, полутвердые, мягкие трубы из меди без полимерной оболочки соединяются пайкой. Кроме нее используются обжимные и компрессионные методы

Пайку труб из меди делят на высоко- и низкотемпературную. Высокотемпературную производят с применением ацетиленовой или пропановой горелки

Припой для высокотемпературной пайки производят в форме стержней диаметром до 3 мм. В изготовлении применяют сплавы меди, бронзы или серебра

Припой диаметром меньше 2 мм поставляют в бухточках, намотанных на катушку. Его преимущественно используют в низкотемпературной пайке

Низкотемпературную пайку выполняют с помощью обычной паяльной лампы. При этом используют припой, выпускаемый в виде тонкой проволоки

Мягий сорт медных труб для водоснабжения

Полутрердые трубы для домашних коммуникаций

Твердые сорта медного трубопроката

Соединение медной трубы и фитинга пайкой

Пайка медного трубопровода во время сборки

Стержневой припой для высокотемпературной пайки

Использование припоя в формате бухточек

Паяльная лампа для низкотемпературной пайки

Изделия твердого проката

Эту нишу представляют неотожженые экземпляры. Возможная маркировка твердых труб: Т, Н, z6, F30. Материал оптимален для создания центральных каналов сетей водоснабжения, где осуществляется подача воды под высоким давлением.

Твердый прокат поставляется мерными отрезками длиной 3-5 м. Магистраль из такой трубы не может быть разнонаправленной с многократными загибами, раздача арматуры возможна только при нагреве

Полутвердый тип труб

Варианты кодировки полутвердых труб: П, НН или z. Отличаются сбалансированными характеристиками эластичности и прочности. Относительное удлинение трубы с наружным диаметром 3 мм, толщиной стенки 0,8 мм составляет 10%. Этот же показатель для мягкого проката аналогичного типоразмера равен 38%.

Детали из полутвердого «метража» выдерживают раздачу при расширении наружного диаметра на 15%. Изменение геометрии трубопровода проводится с помощью трубогиба.

Особенности мягких труб

Маркировка мягких труб – М, W, F22 или r. Изделия обладают гибкостью и не разрываются при раздаче наружного диаметра до 25%. Трубная продукция поставляется в бухтах.

Основная сфера применения – монтаж инженерных сетей с лучевым распределением подводов к приборам. Придать нужную форму магистрали малого диаметра получится собственноручно без спецоборудования.

Механические свойства эластичности и прочности холоднодеформированных медных труб должны соответствовать данным, приведенным в таблице (нормированные показатели по ГОСТ 617-2006)

Классификация #3 — по габаритным размерам

Основные параметры размерности труб – внутренний, наружный диаметр и толщина стенки. Податливость меди к обработке позволяет производить трубные магистрали различной формы и габаритов. ГОСТ 617-2006 к сортаменту медной арматуры причислил порядка 130 позиций с оригинальными показателями сечения, из них порядка 70-ти – прокатные изделия.

В отличие от ранее действующего документа (ГОСТ 617-19) в новом постановлении размерность выведена в миллиметрах, а не в дюймах. Основные габариты указываются в дробном выражении. Числитель идентифицирует диаметр внешний, знаменатель – толщину стенки. Ранее указывался только внешний размер (3/8 дюйма).

Пример расшифровки размерности трубы 15/1:

  • диаметр по внешней поверхности – 15 мм;
  • внутреннее сечение – 14 мм;
  • толщина стенки – 1 мм.

Длина трубного проката отечественного производства зависит от диаметра. При размере сечения в пределах 18 мм – бухты по 10 м длиной или мерные отрезки в 1-6 м (шаг сортамента – 0,5 м). Более габаритные экземпляры производятся отрезками по 1,5-6 м.

При организации сетей водной подачи спросом пользуются трубы диаметром 10-22 мм, для обустройства систем слива – 32-42 мм

Значительно реже в водоснабжении применяются трубы прямоугольного сечения. Продукция изготавливается преимущественно по технологии прессования, габариты: диаметр – 30-280 мм, стенка толщиной – 5-30 мм.

Нормативные требования согласно ГОСТ

Внешние параметры, механические характеристики, состав сплава, сортамент и обозначения маркировки регламентируются двумя основными положениями: ГОСТ 617-2006 (Трубы медные общего назначения) и ГОСТ 11383-75. Продукция европейского производства отвечает стандарту EN-1057 от 2006 года.

Свод требований:

  1. Внутренняя и наружная поверхность трубы не должна иметь загрязнений, препятствующих осмотру изделий. Недопустимо наличие расслоений, ржавчин, трещин и раковин на трубном «рукаве».
  2. Допустимо наличие вмятины глубиною до 0,25 мм. Ограничение по количеству – не больше двух на погонный метр и не более 10% дефектных изделий на одну партию поставки.
  3. Отсутствие заусенец на торцах труб. Нормированная косина реза для экземпляров диаметром до 20 мм – 2 мм, для изделий сечением 20-170 мм – 3-5 мм соответственно, для трубной арматуры диаметром от 170 мм допустима косина в 7 мм.
  4. Для бухт и мягких труб овальность не лимитирована.

Каждая бухта или партия трубных отрезов должна сопровождаться упаковочным листом и информационным ярлыком.

Обязательные данные из сопроводительного документа: товарный знак предприятия, юридический адрес изготовителя, маркировка состава и размерности труб, номер партии, дата производства, штамп технического контроля

Расшифровка обозначений трубной продукции

Базовые характеристики сгруппированы в маркировке труб.

Условные показатели прописываются по четко обозначенной схеме:

  1. Технология изготовления: Д – холоднодеформированная, Г – прессовка.
  2. Геометрия поперечного среза: КР – круглая форма.
  3. Показатель точности производства: Н – в пределах нормы, П – повышенная точность относительно диаметра/толщины стенки, И – высокая точность по диаметру, К – максимальная точность по стенке.
  4. Тип материала по пластичности. Кроме обозначенных аббревиатур М/П/Т (мягкая/полутвердая/твердая труба) применяются следующие маркировки изделий: Л – мягкие с высокой эластичностью, Ф – полутвердые повышенной прочности, Ч – твердые высокой прочности.
  5. Размеры – значение наружного диаметра/толщины стенки.
  6. Длина: НД и МД – немерный и мерный трубопровод соответственно, КД – прокат кратный мерному, БТ – поставка в бухтах.
  7. Марка металла, определяющая состав сплава.
  8. Особые условия: Б – высокая точность по длине, О – точность по кривизне, Р – регламентированная норма на растяжение, Н – подтвержденная твердость по Виккерсу, БУ и БС – упорядоченная и спиральная намотка бухты соответственно.

Вместо отсутствующих данных ставится обозначение «Х».

Пример маркировки: Труба ДКРПМ 28/3 3000 М1 ГОСТ 617-2006. Расшифровка обозначения – круглая холоднодеформированная труба с повышенной точностью габаритов стенки (3 мм) и диаметра (28 мм), мягкая длиной 3 м из сплава М1. Продукт соответствует нормам ГОСТа

Характеристики медных труб

Труба медная представляет собой пустотелое изделие из металла, имеющее округлую вытянутую форму. Данная продукция изготовляется из меди разных марок.

Производится медная труба из меди М1 , М2 либо марки М3. ГОСТ 859-2001 регламентирует химический состав продукции. По ГОСТу 24231-80 осуществляется отбор и подготовка пробных частиц для определения химического состава сплава.

Медная труба на сегодняшний день представляет собой один из самых популярных и часто используемых элементов цветного проката, применяемый фактически в каждой сфере производства и строительства.

Изделия данной категории постоянно занимают главенствующие места в рейтингах продаж благодаря своим эксплуатационным параметрам и полезным свойствам:

– полная пассивность к химическим элементам;

– полноценная работоспособность в температурных режимах от – 200 °C до + 250 °C, не изменяя при этом своих физико – химических свойств;

– долговечность при самых жестких условиях эксплуатации (свыше 50 лет);

– устойчивость к посторонним образованиям на поверхности медных труб благодаря высокой гладкости стенок;

– хорошие антикоррозийные характеристики;

– возможность легко деформироваться в нужных участках без механической деструкции за счет пластичности материала;

– простота в монтаже, транспортировке и обработке за счет облегченного веса изделия;

– свойства антибактериального характера, блокирующие возможность развития биологических организмов.

Медная труба не подвержена образованию ржавчины и устойчива к коррозии. Благодаря своим свойствам, движение воды в ней не препятствуется вредными отложениями на стенках. Также медным трубам не страшна плесень. Все это благотворно влияет на срок ее эксплуатации, который может составлять порядка 100 лет.

Сегодня медные трубки являются востребованным расходным материалом, применяемым при установке кондиционеров промышленного либо бытового типа. Именно медные трубы представляют собой ответственные трассы, объединяющие между собой раздельные элементы сплит-системы, по которым нагнетается хладагент.

Эксплуатационные характеристики позволяют использовать данные изделия при изготовлении оборудования – отопительного и климатического. К примеру, в радиаторах биметаллических элитного класса и современных системах кондиционирования.

Медная труба для кондиционеров реализуется бухтами и изготовляется из сплавов меди мягких марок, которые проходят закаливание отжигом.

В основном, медная трубка для кондиционеров может быть представлена в бухте длиной от 25 метров до 50 метров.

Медная труба без труда вальцуется посредством прессования, за счет своей технологической мягкости. Это свойство позволяет обеспечивать должную герметичность любым системам кондиционирования.

Сегодня всё чаще медные трубы стали применяться для отопительных систем нового поколения. Трубопроводная арматура представлена в виде медных отводов, тройников, медных фитингов, переходников. Разнообразие трубопроводной арматуры позволяет формировать системы из одного металла, которые не подвергаются электрохимической коррозии.

Теплопроводность и долговечность обусловливают широкую популярность медных трубопроводов в доме. Его отличные эксплуатационные характеристики покроют все затраты, связанные с высокой стоимостью данного цветного металла.

Виды медных труб

Труба медная подразделяется на два типа – неотожженная и отожженная. Чтобы получилась продукция с нужными характеристиками, осуществляется процесс отжига — разогрев до 600 °С – 700 °С с постепенным охлаждением после (отпуском). Готовый материал приобретает другие эксплуатационные характеристики.

Более прочными являются неотожженные медные трубы, а отожженные характеризуются большей пластичностью. Отожженная медная труба пластична и отлично тянется, при этом имеет заметно меньшую прочность на разрыв — приблизительно 220 MПа. Прежде, чем порваться, отожженный прокат при испытании на разрыв может удлиниться в 1,5 раза. В основном, он характеризуется гибкостью и прочностью.

Медная труба, помимо круглого сечения, может иметь прямоугольную либо квадратную форму.

Данный цветной металлопрокат можно купить отрезками от 1 метра до 6 метров длиной. Диаметр – от 4 до 36 миллиметров. При малом диаметре, труба медная реализуется в бухтах, цена зачастую указывается за килограмм готового изделия. Основное предназначение – изготовление узлов в машиностроительной промышленности.

Цена на медные трубы с прямоугольным сечением более высока, нежели на изделия стандартной формы, поскольку профильный прокат отличается более сложным и долгим процессом производства.

В зависимости от толщины стенки различают:

– труба медная ГОСТ 617-2006 общего назначения толстостенная;

– по ГОСТ 11383-75 – тонкостенная тянутая.

Медные трубы круглого сечения наиболее популярны. Измерения по кривизне, овальности, косине реза выполняются согласно ГОСТу 26877-91.

В зависимости от способа изготовления различают:

• трубы из меди холоднокатаные или тянутые (холоднодеформированные);

• медные трубки прессованные (горячедеформированные).

Холоднодеформированную продукцию производят в твердом либо мягком стояниях.

Трубки медные, предназначенные для кондиционированных систем производятся по ТУ 184450-106-181-2006. Химические составляющие сырья полностью соответствует требованиям стандартов качества, как отечественных, так и зарубежных.

Сплавы для медных труб

Медная труба М1

Высококачественная медь с высоким содержанием основного компонента обозначается маркировкой М1. За чистоту сплава меди отвечает цифра «1». Такой сплав содержит малое количество железа, свинца, олова, серы, серебра, цинка, никеля, мышьяка, сурьмы.

Медная труба М1 характеризуется хорошей тепловой и электрической проводимостью, отличной пластичностью, коррозионной стойкостью. Сплав податлив к различным видам обработки. Легирующие элементы в виде никеля, фосфора и др. оказывают значительное влияние на полезные свойств сплава.

По своим физическим характеристикам различают мягкую – M1М и твердую – M1T.

Медная труба М2

Сплав первичной меди с небольшим количеством примесей маркируется М2. Чистота медного сплава характеризуется цифрой «2». Такие химические элементы, как висмут, олово, сурьма, никель, свинец, сера, железо также входят в его состав.

Медные трубы М2 также, как и М1, пластичны, характеризуются коррозионной стойкостью, тепловой и электрической проводимостью. Различают медь мягкую – M2М и твердую – M2T.

Медная труба М3

Методом огневого рафинирования либо вторичной переплавки образуется медь техническая – М3. Чистота медного сплава характеризуется цифрой «3». Такие химические элементы, как мышьяк, висмут, олово, сурьма, никель, свинец, сера, железо также входят в его состав.

Медные трубы М3 отличаются хорошей пластичностью, характеризуется коррозионной стойкостью, отличной прочностью и невысокой ценой. Сплав М3 податлив к обработке и принимает участие в создании востребованных цветных композиций, таких как бронза и др. По своим физическим характеристикам различают медь мягкую – M3М и твердую – M3T. Применяются трубки из меди М3 при производстве деталей авиалайнеров, транспортных средств, оборудования и архитектурных конструкций.

Высококачественные полуфабрикаты и изделия криогенной техники производят из меди первичного типа. Такие легирующие присадки, как никель, фосфор и др. оказывают значительное влияние на ее полезные характеристики.

Недостатки медных труб

У каждого материала есть свои достоинства и недостатки, медные трубки – не исключение.

Высокая цена – основное «слабое место» не только для отожженных и неотожженных медных труб, но и любого другого медного изделия. Трубопровод из сплава меди обойдется на порядок дороже, нежели аналогичный трубопровод, произведенный из стальных труб либо пластика.

Высокая степень деформации. Медь, не зависимо от состояния, – достаточно мягкий и эластичный металл, поэтому продукция из нее легко поддается деформации. Медные тонкостенные трубки легко повредить.

Трудоемкий монтаж. Как пайка, так и сборка на фитингах с накидными гайками и другими крепежами – достаточно трудоемкие процессы.

Медный сплав – это хороший тепловой проводник, а значит, при транспортировке горячей воды, трубка нагревается. Существует вероятность ожога со стороны пользователя. Также данное свойство делает невозможным его применение в определенных областях по причине большой потери тепла.

Разрешить многие проблемы и устранить ряд недостатков возможно благодаря использованию специальных покрытий из полиэтилена либо поливинилхлорида, которые применяются для отожженных труб. Этот наружный слой защищает изделие от механических воздействий, «остужает» поверхность, тем самым обеспечивает безопасность при эксплуатации.

Обозначения и размеры медных труб

Труба медная – 1/2 дюйма, как и продукция иных диаметров системы дюймового исчисления, на сегодня все чаще измеряются в миллиметрах. Большим спросом пользуется продукция диаметром от 10 мм до 22 мм для систем водной подачи, и от 32 мм до 42 мм – для систем слива.

Помимо этого, существуют иные обозначения размерности труб. Сейчас обозначение в виде дроби, такое как 12/14, указывает внешний и внутренний диаметр в миллиметрах. Ранее же 1/4 указывался только внешний диаметр (1/4 дюйма).

Согласно ГОСТу размер медной трубы обозначается дробью. Числитель идентифицирует внешний диаметр в миллиметрах, а знаменатель указывает на толщину стенки. Труба 14/1 представляет собой медную трубку с диаметром по внешней поверхности – 14 мм, а по внутренней – 13 мм. Толщина стенки при этом составляет 1 миллиметр.

Применение

Область применения медной трубы весьма различна. Она используется в ЖКХ, машино- и приборостроении, в сфере строительства и электроэнергетике.

Максимально часто медные трубки используются в таких системах, как:

• системы водоснабжения (как холодного, так и горячего);

• подключение технологического оборудования;

• системы подачи фреона в оборудовании морозильного или холодильного типа;

• гидравлические системы, подающие масла;

• трубопроводы, транспортирующие сжатый воздух либо газ;

• системы отвода конденсата;

• системы кондиционирования и др.

Может применяться как снаружи сооружений, так и внутри. Цена медной трубы выше, нежели на аналогичные изделия из других металлов, но это окупается в полной мере длительным периодом ее использования и богатством специальных свойств и качеств.

Металлоизделия – продукция из различных металлов, черных и цветных.

О теплопроводности меди и ее сплавов

Высокая теплопроводность меди и другие ее полезные характеристики послужили одной из причин раннего освоения этого металла человеком. И по сей день медь и медные сплавы находят применение почти во всех областях нашей жизни.

Медные пластины

Немного о теплопроводности

Под теплопроводностью в физике понимают перемещение энергии в объекте от более нагретых мельчайших частиц к менее нагретым. Благодаря этому процессу выравнивается температура рассматриваемого предмета в целом.

Величина способности проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности.

Данный параметр равен количеству тепла, которое пропускает через себя материал толщиной 1 метр через площадь поверхности 1 м2 в течение одной секунды при единичной разнице температур.

МатериалКоэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)
Серебро 428
Медь 394
Алюминий 220
Железо 74
Сталь 45
Свинец 35
Кирпич 0,77

Медь обладает коэффициентом теплопроводности 394 Вт/(м*К) при температуре от 20 до 100 °С. Соперничать с ней может только серебро. А у стали и железа этот показатель ниже в 9 и 6 раз соответственно (см. таблицу).

Стоит отметить, что теплопроводность изделий, изготовленных из меди, в значительной мере зависит от примесей (впрочем, это касается и других металлов).

Например, скорость проводимости тепла снижается, если в медь попадают такие вещества, как:

  • железо;
  • мышьяк;
  • кислород;
  • селен;
  • алюминий;
  • сурьма;
  • фосфор;
  • сера.

Медная проволока

Если добавить к меди цинк, то получится латунь, у которой коэффициент теплопроводности намного ниже. В то же время добавление других веществ в медь позволяет существенно снизить стоимость готовых изделий и придать им такие характеристики, как прочность и износостойкость. К примеру, для латуни характерны более высокие технологические, механические и антифрикционные свойства.

Поскольку для высокой теплопроводности характерно быстрым распространение энергии нагрева по всему предмету, медь получила широкое применение в системах теплообмена. На данный момент из нее изготавливают радиаторы и трубки для холодильников, вакуумных установок и автомашин для быстрого отвода тепла. Также медные элементы применяют в отопительных установках, но уже для обогрева.

Медный радиатор отопления

Чтобы поддерживать теплопроводность металла на высоком уровне (а значит, делать работу устройств из меди максимально эффективной), во всех системах теплообмена используют принудительный обдув вентиляторами. Такое решение вызвано тем, что при повышении температуры среды теплопроводность любого материала существенно понижается, ведь теплоотдача замедляется.

Алюминий и медь – что лучше?

У алюминия есть один минус по сравнению с медью: его теплопроводность в 1,5 раза меньше, а именно 201–235 Вт/(м*К). Однако по сравнению с другими металлами это достаточно высокие значения. Алюминий так же, как и медь, обладает высокими антикоррозийными свойствами. Кроме того, он имеет такие преимущества, как:

  • малая плотность (удельный вес в 3 раза меньше, чем у меди);
  • низкая стоимость (в 3,5 раза меньше, чем у меди).

Алюминиевый радиатор отопления

Благодаря простым расчетам получается, что алюминиевая деталь может оказаться дешевле медной практически в 10 раз, ведь она весит намного меньше и изготовлена из более дешевого материала.

Этот факт наряду с высокой теплопроводностью позволяет использовать алюминий в качестве материала для посуды и пищевой фольги для духовых шкафов.

Для эффективного теплообмена важную роль играет скорость отдачи тепла в окружающую среду, и этому активно способствует обдув радиаторов. В результате меньшая теплопроводность алюминия (относительно меди) нивелируется, а вес и стоимость оборудования снижаются. Эти важные плюсы позволяют алюминию постепенно вытеснять медь из использования в системах кондиционирования.

Использование меди в электронике

В некоторых отраслях, к примеру, в радиопромышленности и электронике, медь является незаменимой.

Дело в том, что этот металл по природе своей очень пластичен: его можно вытянуть крайне тонкую проволоку (0,005 мм), а также создать другие специфические токопроводящие элементы для электронных приборов.

А высокая теплопроводность позволяет меди крайне эффективно отводить неизбежно возникающее при работе электроприборов тепло, что очень важно для современной высокоточной, но в то же время компактной техники.

Актуально использование меди в тех случаях, когда требуется сделать наплавку определенной формы на стальную деталь. При этом применяется шаблон из меди, который не соединяется с привариваемым элементом. Использование алюминия для этих целей невозможно, так как он будет расплавлен или прожжен. Стоит также упомянуть, что медь способна выполнить роль катода при сварке угольной дугой.

1 — шестерня, 2 — крепления шаблонов, 3 — наплавляемый зуб шестерни, 4 — медные шаблоны

Недостатки высокой теплопроводности меди и ее сплавов

Медь обладает куда более высокой стоимостью, чем латунь или алюминий. При этом у данного металла есть свои недостатки, напрямую связанные с его достоинствами.

Высокая теплопроводность приводит к необходимости создавать специальные условия во время резки, сварки и пайки медных элементов. Так как нагревать медные элементы нужно намного более концентрировано по сравнению со сталью.

Также часто требуется предварительный и сопутствующий подогрев детали.

Не стоит забывать и о том, что медные трубы требуют тщательной изоляции в том случае, если из них состоит магистраль или разводка системы отопления. Что приводит к увеличению стоимости монтажа сети в сравнении с вариантами, когда применяются другие материалы.

Пример теплоизоляции медных труб

Сложности возникают и с газовой сваркой меди: для этого процесса потребуются более мощные горелки. При сварке металла толщиной 8–10 мм потребуются две-три горелки. Пока одна горелка используется для сварки, другими ведется подогрев детали. В целом сварочные работы с медью требуют повышенных расходов на расходные материалы.

Плазменная резка меди

Можно ли повысить теплопроводность меди?

Медь широко используется при создании микросхем электронных устройств и призвана отводить тепло от нагреваемых электрическим током деталей.

При попытке увеличить быстродействие современных компьютеров разработчики столкнулись с проблемой охлаждения процессоров и других деталей. В качестве одного из решений применялся вариант разбиения процессора на несколько ядер.

Однако данный способ борьбы с перегревом себя исчерпал, и сейчас требуется искать новые проводники с более высокой теплопроводностью и электропроводимостью.

Одним из решений этой проблемы является недавно открытый элемент графен. Благодаря напылению из графена теплопроводность медного элемента увеличивается на 25%. Однако пока изобретение находится на уровне разработки.

Теплопроводность металлов

Все изделия, используемые человеком, способны передавать и сохранять температуру прикасаемого к ним предмета или окружающей среды. Способность отдачи тепла одного тела другому зависит от вида материала, через который проходит процесс.

Свойства металлов позволяют передавать тепло от одного предмета другому, с определенными изменениями, в зависимости от структуры и размера металлической конструкции.

Теплопроводность металлов — один из параметров, определяющих их эксплуатационные возможности.

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача.

В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики.

Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части – к той, которая меньше нагрета.

Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве.

Примером такого применения может быть паяльник, нагревающийся в средней части и передающий тепло на край рабочего стержня, которым выполняют пайку необходимых элементов.

Зная свойства теплопроводности, металлы применяют во всех отраслях промышленности, используя необходимый параметр по назначению.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т.е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Таблица 1

Металл Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С
— 100 100 300 700
Алюминий 2,45 2,38 2,30 2,26 0,9
Бериллий 4,1 2,3 1,7 1,25 0,9
Ванадий 0,31 0,34
Висмут 0,11 0,08 0,07 0,11 0,15
Вольфрам 2,05 1,90 1,65 1,45 1,2
Гафний 0,22 0,21
Железо 0,94 0,76 0,69 0,55 0,34
Золото 3,3 3,1 3,1
Индий 0,25
Иридий 1,51 1,48 1,43
Кадмий 0,96 0,92 0,90 0,95 0,44 (400°)
Калий 0,99 0,42 0,34
Кальций 0,98
Кобальт 0,69
Литий 0,71 0,73
Магний 1,6 1,5 1,5 1,45
Медь 4,05 3,85 3,82 3,76 3,50
Молибден 1,4 1,43 1,04 (1000°)
Натрий 1,35 1,35 0,85 0,76 0,60
Никель 0,97 0,91 0,83 0,64 0,66
Ниобий 0,49 0,49 0,51 0,56
Олово 0,74 0,64 0,60 0,33
Палладий 0,69 0,67 0,74
Платина 0,68 0,69 0,72 0,76 0,84
Рений 0,71
Родий 1,54 1,52 1,47
Ртуть 0,33 0,09 0.1 0,115
Свинец 0,37 0,35 0,335 0,315 0,19
Серебро 4,22 4,18 4,17 3,62
Сурьма 0,23 0,18 0,17 0,17 0,21
Таллий 0,41 0,43 0,49 0,25 (400 0)
Тантал 0,54 0,54
Титан 0,16 0,15
Торий 0,41 0,39 0,40 0,45
Уран 0,24 0,26 0,31 0,40
Хром 0,86 0,85 0,80 0,63
Цинк 1,14 1,13 1,09 1,00 0,56
Цирконий 0,21 0,20 0,19

От чего зависит показатель теплопроводности

Изучая способность передачи тепла металлическими изделиями выявлено, что теплопроводность зависит от:

  • вида металла;
  • химического состава;
  • пористости;
  • размеров.

Металлы имеют различное строение кристаллической решетки, а это может изменить теплопроводность материала. Так, например, у стали и алюминия, особенности строения микрочастиц влияют по-разному на скорость передачи тепловой энергии через них.

Коэффициент теплопроводности может иметь различные значения для одного и того же металла при изменении температуры воздействия. Это связано с тем, что у разных металлов градус плавления отличается, а значит, при других параметрах окружающей среды, свойства материалов также будут отличаться, а это отразится на теплопроводности.

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями.

Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину.

Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

Обычное железо и цветные металлы имеют разное строение молекул и атомов. Это позволяет им отличаться друг от друга не только механическими, но и свойствами теплопроводности, что, в свою очередь, влияет на применение тех или иных металлов в различных отраслях хозяйства.

Таблица 2

Сталь имеет коэффициент теплопроводности, при температуре окружающей среды 0 град. (С), равный 63, а при увеличении градуса до 600, он снижается до 21 Вт/м*град.

Алюминий, в таких же условиях, наоборот – увеличит значение от 202 до 422 Вт/м*град. Сплавы из алюминия, будут также повышать теплопроводность, по мере увеличения температуры.

Медь, при изменении температуры в тех же пределах, будет уменьшать теплопроводность от 393 до 354 Вт/м*град.

При этом, медь содержащие сплавы латуни будут иметь такие же свойства, как и алюминиевые, а значение теплопроводности будет изменяться от 100 до 200 единиц, в зависимости от количества цинка и других примесей в составе сплава латуни.

Коэффициент теплопроводности чистого никеля считается низким, он будет менять свое значение от 67 до 57 Вт/м*град. Сплавы с содержанием никеля, будут также иметь коэффициент с пониженным значением, который, благодаря содержанию железа и цинка, колеблется от 20 до 50 Вт/м*град. А наличие хрома, позволит понизить теплопроводность в металлах до 12 единиц, с небольшим увеличением этой величины, при нагреве.

Агрегатное состояние материалов имеет отличительную структуру строения молекул и атомов. Именно это оказывает большое влияние на металлические изделия и их свойства, в зависимости от назначения.

Отличающийся химический состав узлов и деталей из железа, позволяет обладать различной теплопроводностью. Это связано со структурой таких металлов как чугун, сталь, медь и алюминий.

Пористость чугунных изделий способствует медленному нагреванию, а плотность медной структуры – наоборот, ускоряет процесс теплоотдачи. Эти свойства используют для быстрого отвода тепла или постепенного нагревания продукции инертного назначения.

Примером использования свойств металлических изделий является:

  • кухонная посуда с различными свойствами;
  • оборудование для пайки труб;
  • утюги;
  • подшипники качения и скольжения;
  • сантехническое оборудование для подогрева воды;
  • приборы отопления.

Медные трубки широко используют в радиаторах автомобильных систем охлаждения и кондиционеров, применяемых в быту. Чугунные батареи сохраняют тепло в квартире, даже при непостоянной подаче теплоносителя требуемой температуры. А радиаторы из алюминия, способствуют быстрой передаче тепла отапливаемому помещению.

При возникновении высокой температуры, в результате трения металлических поверхностей, также важно учитывать теплопроводность изделия.

В любом редукторе или другом механическом оборудовании, способность отводить тепло, позволит деталям механизма сохранить прочность и не быть подвергнутыми разрушению, в процессе эксплуатации.

Знание свойств теплопередачи различных материалов, позволит грамотно применить те или иные сплавы из цветных или черных металлов.

Теплопроводность меди и алюминия таблица

Так что же такое теплопроводность? С точки зрения физики теплопроводность – это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов).

Можно сказать проще, теплопроводность – это способность материала проводить тепло. Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной.

Передача тепла происходит за счет передачи энергии при столкновении молекул вещества. Происходит это до тех пор, пока температура внутри тела не станет одинаковой.

Такой процесс может происходить в твердых, жидких и газообразных веществах.

На практике, например в строительстве при теплоизоляции зданий, рассматривается другой аспект теплопроводности, связанный с передачей тепловой энергии. В качестве примера возьмем “абстрактный дом”.

В “абстрактном доме” стоит нагреватель, который поддерживает внутри дома постоянную температуру, скажем, 25 °С. На улице температура тоже постоянная, например, 0 °С.

Вполне понятно, что если выключить обогреватель, то через некоторое время в доме тоже будет 0 °С. Все тепло (тепловая энергия) через стены уйдет на улицу.

Чтобы поддерживать температуру в доме 25 °С, нагреватель должен постоянно работать. Нагреватель постоянно создает тепло, которое постоянно уходит через стены на улицу.

Коэффициент теплопроводности

Количество тепла, которое проходит через стены (а по научному – интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности) зависит от разности температур (в доме и на улице), от площади стен и теплопроводности материала, из которого сделаны эти стены.

Для количественной оценки теплопроводности существует коэффициент теплопроводности материалов. Этот коэффициент отражает свойство вещества проводить тепловую энергию. Чем больше значение коэффициента теплопроводности материала, тем лучше он проводит тепло.

Если мы собираемся утеплять дом, то надо выбирать материалы с небольшим значением этого коэффициента. Чем он меньше, тем лучше. Сейчас в качестве материалов для утепления зданий наибольшее распространение получили утеплители из минеральной ваты, и различных пенопластов.

Коэффициент теплопроводности материалов обозначается буквой ? (греческая строчная буква лямбда) и выражается в Вт/(м2*К). Это означает, что если взять стену из кирпича, с коэффициентом теплопроводности 0,67 Вт/(м2*К), толщиной 1 метр и площадью 1 м2.

, то при разнице температур в 1 градус, через стену будет проходить 0,67 ватта тепловой энергии. Если разница температур будет 10 градусов, то будет проходить уже 6,7 ватта. А если при такой разнице температур стену сделать 10 см, то потери тепла будут уже 67 ватт.

Подробней о методике расчета теплопотерь зданий можно посмотреть здесь.

Следует отметить, что значения коэффициента теплопроводности материалов указываются для толщины материала в 1 метр. Чтобы определить теплопроводность материала для любой другой толщины, надо коэффициент теплопроводности разделить на нужную толщину, выраженную в метрах.

В строительных нормах и расчетах часто используется понятие “тепловое сопротивление материала”. Это величина обратная теплопроводности. Если, на пример, теплопроводность пенопласта толщиной 10 см – 0,37 Вт/(м2*К), то его тепловое сопротивление будет равно 1 / 0,37 Вт/(м2*К) = 2,7 (м2*К)/Вт.

Коэффициент теплопроводности материалов

Ниже в таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов применяемых в строительстве.

Материал Коэфф. тепл. Вт/(м2*К)
Алебастровые плиты 0,470
Алюминий 230,0
Асбест (шифер) 0,350
Асбест волокнистый 0,150
Асбестоцемент 1,760
Асбоцементные плиты 0,350
Асфальт 0,720
Асфальт в полах 0,800
Бакелит 0,230
Бетон на каменном щебне 1,300
Бетон на песке 0,700
Бетон пористый 1,400
Бетон сплошной 1,750
Бетон термоизоляционный 0,180
Битум 0,470
Бумага 0,140
Вата минеральная легкая 0,045
Вата минеральная тяжелая 0,055
Вата хлопковая 0,055
Вермикулитовые листы 0,100
Войлок шерстяной 0,045
Гипс строительный 0,350
Глинозем 2,330
Гравий (наполнитель) 0,930
Гранит, базальт 3,500
Грунт 10% воды 1,750
Грунт 20% воды 2,100
Грунт песчаный 1,160
Грунт сухой 0,400
Грунт утрамбованный 1,050
Гудрон 0,300
Древесина – доски 0,150
Древесина – фанера 0,150
Древесина твердых пород 0,200
Древесно-стружечная плита ДСП 0,200
Дюралюминий 160,0
Железобетон 1,700
Зола древесная 0,150
Известняк 1,700
Известь-песок раствор 0,870
Ипорка (вспененная смола) 0,038
Камень 1,400
Картон строительный многослойный 0,130
Каучук вспененный 0,030
Каучук натуральный 0,042
Каучук фторированный 0,055
Керамзитобетон 0,200
Кирпич кремнеземный 0,150
Кирпич пустотелый 0,440
Кирпич силикатный 0,810
Кирпич сплошной 0,670
Кирпич шлаковый 0,580
Кремнезистые плиты 0,070
Латунь 110,0
Лед 0°С 2,210
Лед -20°С 2,440
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) 0,150
Медь 380,0
Мипора 0,085
Опилки – засыпка 0,095
Опилки древесные сухие 0,065
ПВХ 0,190
Пенобетон 0,300
Пенопласт ПС-1 0,037
Пенопласт ПС-4 0,040
Пенопласт ПХВ-1 0,050
Пенопласт резопен ФРП 0,045
Пенополистирол ПС-Б 0,040
Пенополистирол ПС-БС 0,040
Пенополиуретановые листы 0,035
Пенополиуретановые панели 0,025
Пеностекло легкое 0,060
Пеностекло тяжелое 0,080
Пергамин 0,170
Перлит 0,050
Перлито-цементные плиты 0,080
Песок 0% влажности 0,330
Песок 10% влажности 0,970
Песок 20% влажности 1,330
Песчаник обожженный 1,500
Плитка облицовочная 1,050
Плитка термоизоляционная ПМТБ-2 0,036
Полистирол 0,082
Поролон 0,040
Портландцемент раствор 0,470
Пробковая плита 0,043
Пробковые листы легкие 0,035
Пробковые листы тяжелые 0,050
Резина 0,150
Рубероид 0,170
Сланец 2,100
Снег 1,500
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450…550 кг/куб.м, 15% влажности) 0,150
Сосна смолистая (600…750 кг/куб.м, 15% влажности) 0,230
Сталь 52,0
Стекло 1,150
Стекловата 0,050
Стекловолокно 0,036
Стеклотекстолит 0,300
Стружки – набивка 0,120
Тефлон 0,250
Толь бумажный 0,230
Цементные плиты 1,920
Цемент-песок раствор 1,200
Чугун 56,0
Шлак гранулированный 0,150
Шлак котельный 0,290
Шлакобетон 0,600
Штукатурка сухая 0,210
Штукатурка цементная 0,900
Эбонит 0,160

Алюминий против меди в трансформаторах

Разместить публикацию Мои публикации Написать

Введение

Алюминий является основным материалом выбора для обмотки низкого напряжения, сухих трансформаторов мощностью более 15 киловольт-ампер (кВА). В некоторых других странах мира, медь является преобладающим намоточным материалом. Основной причиной выбора алюминиевых обмоток является их низкая начальная стоимость.

Стоимость меди исторически оказалась гораздо более изменчивой, чем стоимость алюминия, так что цена покупки медного проводника в целом является более дорогим выбором. Кроме того, поскольку алюминий имеет большую пластичность и легче поддается сварке, то является более дешевым материалом при производстве.

Тем не менее, надежные соединения алюминия требуют больше знаний и опыта со стороны сборщиков силовых трансформаторов, чем это требуется для медных соединений.

Технические аргументы в электротехнической промышленности о преимуществах и недостатках алюминия по сравнению с медью меняются туда и обратно в течение многих лет. Большинство из этих аргументов несущественны, а некоторые могут быть классифицированы просто как дезинформация. Повод этой статьи — обсуждение некоторой общей озабоченности по поводу выбора между этими двумя материалами для обмоток трансформаторов.

Таблица 1: Распространенные причины выбора материала обмоток для низковольтных сухих силовых трансформаторов

ИСТИНА ЛОЖЬ
Оконечные заделки намотанных алюминием трансформаторов несовместимы с медной линией и силовыми кабелями. *
Оконцевание выводов должным образом — более сложная задача для намотанных алюминием трансформаторов. *
Соединения с линией и нагрузкой трансформаторов с медными обмотками более надежны, чем у трансформаторов с алюминиевыми обмотками. *
Трансформаторы с алюминиевыми обмотками весят легче, чем аналогичные с медными обмотками. *
Намотанные медью обмотки низкого напряжения трансформаторов лучше подходят для «ударных» нагрузок, потому что у меди более высокая прочность на растяжение чем у алюминия. *
Трансформаторы с алюминиевыми обмотками имеют более высокие потери, чем аналогичные с медными обмотками. *
Трансформаторы с алюминиевыми обмотками больше греются, потому, что медь обладает лучшей теплопроводностью, чем алюминий. *

Различия между медью и алюминием

Основные беспокойства по поводу выбора материала обмотки отражают пять характерных различий между медью и алюминием:

Таблица 2: Пять характерных различий между медью и алюминием

Параметр Алюминий Медь
Коэффициент расширения на ° С х 10 -6 при 20 ° С 23 16,6
Теплопроводность БТЕ / фут / ч / БПФ 2 / ° F при 20 ° С 126 222
Электропроводность % при 20 ° С 61 101
Прочность на разрыв н/мм 2 (мягкая) 28-42 40

Возможность соединения

Оксиды, хлориды, сульфиды или недрагоценные металлы, более проводящие на меди, чем алюминии. Этот факт делает очистку и защиту соединителей для алюминия более важной. Некоторые считают соединения меди с алюминием несовместимыми. Также под вопросом сопряжение соединений между алюминием трансформаторов и медным проводом присоединения.

Коэффициент расширения

При изменении температуры алюминий расширяется почти на треть больше, чем медь. Это расширение, наряду с пластичным характером алюминия, вызывает некоторые проблемы для ненадлежаще установленных болтовых соединений.

Чтобы избежать ослабления соединения, необходимо его подпружинивание. Используя либо чашевидные или прижимные шайбы можно обеспечить необходимую эластичность при сочленении, без сжатия алюминия.

При использовании надлежащей арматуры алюминиевые соединения, могут быть равными по качеству медным.

Теплопроводность

Некоторые утверждают, что поскольку, теплопроводность меди выше, чем алюминия то это оказывает влияние на снижение хот-спот температуры обмотки трансформатора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *