Медные трубы: механические способы соединений без применения пайки

Несмотря на частое использование технологии пайки для соединений, медная труба нередко соединяется с фитингами и арматурой посредством механических способов без применения нагрева газовой горелкой. Причём, по мере технологического развития, механические способы соединений узлов медных труб становятся всё более практичными и рациональными для работы. На текущий момент соединения медных труб, фитингов и арматуры доступно выполнить несколькими опробованными механическими способами разъёмных соединений. Рассмотрим такие варианты механической сборки без нагрева более подробно.

Механические разъёмные соединения медных труб

Сантехническая и другая практика отмечается использованием целого ряда способов создания разъёмных соединений, которые по надёжности и прочности не уступают паяным. При эксплуатации водопроводных и прочих систем, где используются медные трубы, встречаются монтажные фрагменты, где пайка меди невозможна в принципе. Для таких ситуаций как раз и применимы разъёмные механические соединения:

1. Конической развальцовкой.
2. Накатными канавками.
3. Связывающим обжимом.
4. Вставкой нажимом.

Рассмотрим технологические моменты каждого способа на случай применения для строительства систем медных трубопроводов.

Основные сведения

Медные фитинги — это соединительные части трубопровода, которые могут обладать различной формой и назначением. Основные функции — соединение, разведение, поворот трубопровода. По строению фитинги могут сильно отличаться друг от друга. Простой пример: резьбовые запчасти имеют на своих концах резьбу, с помощью которой выполняется монтаж. Тогда как обжимные детали могут быть в виде монолитной конструкции без резьбы на концах.

Основные виды детали в зависимости от ее формы:

• Прямые соединительные запчасти постоянного диаметра. Имеют вид полых цилиндров, с помощью которых соединяются два независимых участка трубопровода. Характерная особенность — концы запчасти имеют одинаковый диаметр. Поэтому надеваются такие запчасти на трубы одного диаметра.
• Прямые соединительные запчасти переменного диаметра. Также имеют вид пустотелых цилиндров для соединения. Основная особенность — концы запчасти имеют различный диаметр (пример: 30 и 50 миллиметров). Поэтому с помощью таких деталей соединяются трубы, которые имеют различный диаметр.
• Угловые медные фитинги. Имеют вид двух цилиндров, соединенных друг с другом по каким-либо углом. Размер угла обычно составляет 90 градусов, хотя встречаются тупоугольные и остроугольные запчасти. Подобные запчасти применяются в том случае, если нужно соединить несколько трубопроводных линий, которые пересекаются друг с другом под углом. Также их применяют для поворота трубопровода для решения конструктивных задача (скажем, стояк идет по стене от пола к потолку — после этого выполняется его разворот).
• Разводные детали. Имеют вид деталей, у которых имеется три и более выходов (большое распространение получили запчасти-перекрестки с четырьмя разводными отверстиями). Подобные запчасти применяются для разведения системы на несколько независимых трубопроводов, а также для сведения отдельных частей в единую систему. В большинстве случаев выходы располагаются по прямым углом, хотя также встречаются детали с косоугольным расположением выходов. При необходимости на неиспользуемые выходы может устанавливаться заглушка, которую при необходимости всегда можно демонтировать.

Способ #1: соединение конической развальцовкой

Развёрнутые по концам трубки — уширенные в сторону торца, рассматриваются приемлемой альтернативой организации соединения, когда использование пайки нежелательно, либо нецелесообразно.

Системам водоснабжения обычно присущи соединение между трубой и раструбом при подключении, например, счётчика расхода воды. Кроме того, медную трубу нередко приходится соединять с латунными фитингами раструбной посадкой концевых частей труб, развальцованных на конус под 45°.

Подготовленное коническое механическое соединение медной трубы с фитингом под резьбовое закрепление сопрягаемых частей узла. Этот способ широко распространён на монтаже систем кондиционирования

Подобного рода соединение медной трубы с фитингом (арматурой) выполняется при помощи соответствующего инструмента, посредством которого делается коническая развальцовка концевой части медной трубы. Для каждого размера трубы применяется инструмент, соответствующий наружному диаметру медной трубы и углу наклона развальцовки — обычно 45º.

Инструмент включает в набор следующие элементы:

• раздвижные металлические планки с отверстиями разных диаметров;
• ярмо, оснащённое подвижным расширяющимся конусом;
• зажимной винт раздвижных планок.

Медная трубка предварительно отрезается дисковым труборезом для получения ровного торца под прямым углом относительно оси трубы. Затем на тело медной трубы надевается гайка латунного фитинга и производится развальцовка концевой части медной трубы до полного внутреннего диаметра без остаточных внутренних заусенцев.

Коническая развальцовка (развёртка) конечной части медной трубы при помощи специального инструментального набора под развальцовку разных диаметров медных труб

Процедура развальцовки проста. Основные моменты:

• точно по широкой кромке раздвижного стержня выставить торец медной трубы;
• ярмо установить по контрольным боковым отверстиям точно над срезом медной трубы;
• стянуть крепёжным винтом половины зажимных металлических планок;
• винт ярма с конусом плавно вкручивать по резьбе до характерного щелчка.

Следует отметить – не все инструменты обеспечивают функцию проскальзывания при достижении полной развальцовки — дают характерный контрольный «щелчок». Поэтому следует дополнительно контролировать процесс развальцовки.

Устройство и назначение

Практически для монтажа медных трубопроводов применимы фитинги из меди, бронзы и латуни. Под пайку идут только медные муфты и тройники.

По форме фитинги производятся:

• Прямые.
• Угловые.
• Тройники и крестовины.
• Переходные (для соединения заготовок разного диаметра).
• Комбинированные.

Промышленностью выпускается множество комбинированных разновидностей соединителей, позволяющих без проблем монтировать трубопроводы сложной конфигурации.

По конструкции бывают:

• Резьбовые.
• Компрессионные (цанговые).
• Прессовые.
• Под сварку.

Способ #2: соединение накатными канавками (Roll Groove)

Трубопроводы, создаваемые соединением с торцевыми выточками (накатными канавками), длительное время практиковались на устройстве спринклерных (оросительных) пожарных систем. Начиная с 1925 года, этот вполне надёжный метод соединения труб используется на стальных и железных магистралях отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и других систем.

Между тем, аналогичный способ механического соединения накатной канавкой также доступен для медных труб диаметром от 50 до 200 мм. Комплект для создания механического соединения накатной канавкой содержит:

• муфты,
• прокладки,
• разнообразные фитинги.

Система механического соединения накатными канавками предлагает практическую альтернативу пайке медных труб большего диаметра. Соответственно, способ накатной канавки не требует дополнительного нагрева (применения открытого пламени), как в случае пайки твёрдыми или мягкими припоями.

Накатная канавка на концевой части медной трубы – один из главных элементов способа соединения «накатными канавками». Измерением после наката определяется подходящий фитинг

Соединение способом накатных канавок основано на свойствах пластичности меди и повышенной прочности этого металла при холодной обработке. Конструкция предполагает уплотнение зажимной системы, для чего используется прокладка синтетического эластометра (EPDM — Ethylene Propylene Diene Methylene) и специально разработанный зажим. Ряд производителей по всему миру предлагают инструменты под создание соединений накатными канавками — прокладки, зажимы, фитинги.

Разнообразные по размерам фитинги и рабочие зажимы с прокладками используются в конструкциях соединений, выполняемых методом «накатных канавок»

Подготовка и выполнение соединения накатной канавкой

Как и для других процессов соединения меди без пайки, правильная подготовка концевой части трубы имеет первичную значимость для создания прочного, герметичного шва. Правильный выбор инструмента соединения накатными канавками под каждый тип медной трубы также очевиден. Необходимо соблюдать рекомендации производителя для обеспечения безопасной, безаварийной подготовки таких видов соединений.

Таблица допустимых давлений и температур для этого типа соединений

Пошаговый процесс сборки узла накатными канавками:

1. Отрезать по размеру концевые части медных труб точно перпендикулярно оси.
2. Удалить заусенцы после реза и снять фаску.
3. Накатить канавки нужных размеров, как того требует производитель фитингов.
4. Осмотреть фитинги, прокладки, зажимы, на отсутствие повреждений.
5. Смазать прокладки в соответствии с рекомендациями производителя.

Перед окончательной сборкой осмотреть зажимные поверхности на чистоту, на отсутствие строительного мусора. Собрать соединение в соответствии с рекомендациями производителя.

Практически собранный фрагмент узла методом «накатной канавки». Эластичные прокладки зажимного кронштейна перед окончательной посадкой медных труб обрабатываются небольшим количеством смазки

Затягивать окончательно зажимные гайки следует, прилагая требуемый крутящий момент в соответствии с рекомендациями производителя. После затяжки винтов следует ещё раз осмотреть область зажима, чтобы убедиться в правильной сборке узла.

Тестирование законченной системы с накатными канавками

Испытание законченной системы трубопроводов допускается выполнять методом подачи в систему давления воздуха или воды. Также не исключается гидропневматический метод, когда применяется относительно высокое испытательное давление.

Однако следует учитывать – величина испытательного давления не должна превышать максимально допустимого рабочего давления, указанного производителем системы накатных канавок.

Компрессионные (зажимные) фитинги

Конструкция этих фитингов состоит из трех элементов:

• бронзового или латунного корпуса;
• металлического медного или латунного зажимного кольца;
• накидной гайки.

Зажимное кольцо находится внутри и прижимается к корпусу фитинга накидной гайкой. Монтаж соединений производится плоским гаечным ключом, причем количество оборотов для затягивания у каждого типа фитингов свое. Фитинги с компрессионным зажимом используются в системах водоснабжения, газоснабжения и отопления, а также при ремонтных работах и в аварийных ситуациях из-за быстроты и удобства монтажа и доступности используемых инструментов, гаечных ключей разных диаметров. Еще одно достоинство этих фитингов – возможность повторного использования.

Способ #3: соединение связывающим обжимом (Press-connect)

Соединение медной трубы и арматуры из медного сплава посредством обжимного связывающего способа является быстрым, экономичным и не требует технологии пайки. Метод соединения связывающим обжимом (Press-connect) появился в Европе в конце 1950-х годов и до сих пор успешно применяется. С конца 1990-х годов этот способ соединений распространился по всему миру.

Структурный вид механического связывающего обжимного соединения («press-connect»), где высокая герметичность достигается за счёт использования элестомерного уплотнения

Практика применения связывающего обжимного соединения показывает удовлетворительные результаты. Как и в предыдущем (#2) варианте, здесь используется эффект пластичности и выраженной прочности меди при холодной обработке. Соединение связывающим обжимом предусматривает наличие:

• специального фитинга,
• эластомерной прокладки,
• инструмента обжима,
• специальных губок.

Типичные диапазоны значений давления и температуры для соединений связывающим обжимом приведены в таблице ниже:

Резьбовые элементы

Устроены они просто и прочно, их конструкция не нуждается в доработках. Оптимальным вариантом этих деталей являются латунные фитинги. Они отличаются повышенным противостоянием к коррозии, и ставятся в тех местах трубопровода, где требуется фиксация к стене.

ВАЖНО! Комбинировать такие фитинги с трубопроводами из пластика, металлопластика и меди не рекомендуют. Потому, что во время закручивания, эта деталь может запросто смять заготовку из указанных материалов.

Пошаговое создание соединения связывающим обжимом

Медную трубу под соединение связывающим обжимом следует внимательно осмотреть на предмет наличия вмятин, глубоких царапин, грязи, масел, жира, других дефектов снаружи и внутри. Если обнаружена лёгкая овальность медной трубы в области обжима, соответствующим инструментом необходимо выправить дефект.

Шаг 1: подгон заготовки по размеру

Подготовительный процесс перед созданием узла способом типа «press-connect»
Точно подогнать медную трубу по длине с учётом упора в основание чаши соединительного узла. Отрезать заготовку по размеру дисковым труборезом, соблюдая перпендикулярность торцевой кромки. Удалить заусенцы, снять фаску торцевой части медной трубы, чтобы исключить вероятность повреждения прокладки при вставке медной трубы в фитинг.

Шаг 2: отметка глубины вставки и подбор кулачков

Подбор соответствующего кулачкового механизма и отметка глубины вставки концевой части в процессе применения способа связывающего обжима
РИС8 Подбор соответствующего кулачкового механизма и отметка глубины вставки концевой части в процессе применения способа связывающего обжима

Проверить фитинг под использование в узле, убедиться в целостности уплотнительной прокладки и правильном расположении. Глубину вставки концевой части медной трубы внутрь фитинга необходимо отметить на поверхности, прежде чем вставлять медную трубу внутрь фитинга. Выбрать подходящий размер прессующего кулачка, вставить в инструмент прессования.

Шаг 3: сочленение медной трубы с фитином и процесс обжима

Применение обжимного инструмента на завершающем этапе создания соединения механическим прессованием
Медную трубу следует вставить до упора внутрь фитинга, выровнять до момента наложения прижимных губок на фитинг. Поместить прижимные губки на буртик фитинга под углом 90° (перпендикулярно) относительно центральной осевой линии медной трубы. Активировать пусковой механизм прессующего инструмента.

По завершении цикла прессования ослабить зажимные губки, снять инструмент и визуально осмотреть шов, ориентируясь по ранее выставленной метке на поверхности медной трубы.

Самофиксирующиеся фитинги

Самофиксирующиеся фитинги – самый новый тип медных фитингов, относящийся к типу обжимных. Обычно такой фитинг представляет собой:

• латунный или бронзовый корпус;
• стальное зубчатое кольцо (стопорная лепестковая шайба);
• центрируемая пластиковая шайба.

Герметичность соединению придает уплотнительное кольцо из EPDM.

Схема устройства самофиксирующегося пуш-фитинга.

Названием «самофиксирующиеся» такие фитинги обязаны возможности фиксации ими труб из меди без помощи инструмента и дополнительных действий: прочное соединение труб достигается простым введением ее в фитинг. Данное соединение разборное, зубья стопорной шайбы отжимаются благодаря специальному ключу-съемнику для полимерной втулки, находящейся под гайкой фитинга. Это позволяет использовать фитинги многократно. Как и компрессионное соединение, соединение самофиксирующимися фитингами требует периодического контроля и обслуживания.

Соединения связывающим обжимом под высокое давление

Достижения в технологиях связывающих обжимных соединений и в разработках материалов для уплотнительных колец, позволяют применять соединения связывающим обжимом для систем высокого давления. Однако системы высокого давления требуют применения несколько иной конфигурации прессовых губок.

Результат изготовления соединительного узла техникой двойного обжима на 360º

Соединения связывающим обжимом для трубопроводов низкого давления, технологических трубопроводов и линий сжатых газов немедицинского назначения, используют единую стандартную шестиугольную форму прессования.

Соединение с помощью связывающих обжимов под более высокие давления требует использования специально разработанных пресс-фитингов и зажимных губок для обеспечения двойного обжима фитинга на 360°.

Преимущества пресс-фитингов

Виды пресс-фитингов.

Одно из главных достоинств пресс-фитингов – возможность быстрого и качественного монтажа без использования открытого пламени или электронагревателей. Их можно использовать повсеместно на объектах, где запрещено использовать горелки с открытым пламенем, внутри различных емкостей, баков, цистерн. Но цена пресс-фитингов из-за усложненной части выше, чем стоимость фитингов под пайку.

Для их опрессовки нужны электрические или гидравлические прессы с наборами клещей разных диаметров, имеющие различные профили: V, SV, М,SA и другие. Материалы для изготовления пресс-фитингов такие же, как для остальных: медь, латунь, бронза.

Области применения пресс-фитингов:

• газоснабжение;
• транспортировка сжатого воздуха;
• транспортировка масел и нефтепродуктов;
• транспортировка жидких химических реагентов;
• трубная разводка водоснабжения и отопления;
• системы кондиционирования и пожаротушения.

Все рассмотренные в этом разделе фитинги используются для соединения твердых и полутвердых труб.