Медь и латунь в трубопроводах (Cu; Cu-Zn) - цветные металлы для внутренних сетей: медь - водоснабжение и отопление, латунь (Cu-Zn) - арматура и фитинги.
Суть
Медь - чистый металл (в трубных марках М1-М3 по ГОСТ 859 не менее 99,5-99,9 % Cu), латунь - сплав меди с цинком, в трубных и арматурных марках обычно с 35-42 % Zn и небольшими добавками свинца, железа, марганца. Оба материала не ржавеют в привычном смысле: вместо рыхлой ржавчины на них образуется плотная плёнка оксидов и основных карбонатов, которая тормозит дальнейшую коррозию. Поэтому в водоснабжении и отоплении зданий их ставят там, где стальная труба требует покрытия или замены через 15-25 лет.
Разделение ролей связано с технологичностью. Медь пластична и хорошо тянется в тонкостенную трубу, гнётся без фитингов и паяется капиллярным способом. Латунь прочнее и твёрже (σв у ЛС59-1 выше, чем у отожжённой меди), а свинцовистые марки хорошо режутся - из них точат корпуса кранов, вентилей, американок, резьбовые и пресс-фитинги. Медная труба плюс латунная арматура - типовая пара внутренней сети.
Свойства и марки
Медные водопроводные трубы поставляют в трёх состояниях: мягкие (отожжённые, в бухтах), полутвёрдые и твёрдые (в прямых отрезках). Состояние обозначают минимальным временным сопротивлением - R220, R250, R290 (σв ≥ 220, 250, 290 МПа по ГОСТ Р 52318 и EN 1057). Мягкая труба гнётся руками и переносит замораживание воды, твёрдая держит форму на длинных прямых участках.
- Марки меди. М1, М2, М3 (ГОСТ 859) - различаются содержанием кислорода и примесей; трубы для воды и газа по ГОСТ Р 52318 делают из раскисленной фосфором меди М1р и М1ф (аналог Cu-DHP).
- Марки латуни. Л63 (≈63 % Cu, остальное Zn) - трубы и листы; ЛС59-1 (57-60 % Cu, 0,8-1,9 % Pb) - прутки под механическую обработку, из них делают арматуру; ЛЖМц и кремнистые латуни - для повышенной прочности (ГОСТ 15527).
- Слабое место латуни - обесцинкование. В мягкой хлоридной воде цинк избирательно растворяется, оставляя пористую медную губку; стойкие к обесцинкованию марки легируют мышьяком (маркировка DZR/CR).
- Тепловое расширение. Коэффициент линейного расширения меди ≈ 16,5·10⁻⁶ 1/К - примерно на 40 % больше, чем у углеродистой стали, поэтому длинные медные стояки требуют компенсаторов.
Контакт со сталью
В ряду электрохимических потенциалов медь благороднее железа и тем более цинка. При прямом контакте в воде стальная или оцинкованная деталь становится анодом и растворяется - это электрохимическая (гальваническая) коррозия. Опаснее не сам стык, а ионы меди, вынесенные потоком: они осаждаются на оцинкованной стенке ниже по течению и создают тысячи микрогальванопар.
Отсюда правило монтажа: медь ставят по ходу воды после стали, а не перед ней; на стыках разнородных металлов применяют латунные переходники или диэлектрические вставки. Латунь по потенциалу близка к меди, но её фитинги малы по площади относительно стальной трубы, поэтому на практике латунная арматура ставится на сталь напрямую и служит переходным звеном в узлах присоединения.
Ключевые числа
| Плотность меди / латуни Л63 | ≈ 8,9 г/см³ / ≈ 8,5 г/см³ (справочные данные) |
|---|---|
| Температура плавления | Cu - 1083 °C; Л63 - около 900 °C |
| Теплопроводность меди при 20 °C | ≈ 390 Вт/(м·К) - примерно в 8 раз выше, чем у углеродистой стали |
| Медная труба, состояние R220 (мягкая) | σв ≥ 220 МПа (ГОСТ Р 52318, EN 1057) |
| Медная труба, состояние R290 (твёрдая) | σв ≥ 290 МПа (ГОСТ Р 52318, EN 1057) |
| Латунь ЛС59-1 (ГОСТ 15527) | Cu 57-60 %, Pb 0,8-1,9 %, остальное Zn |
| Латунь Л63 (ГОСТ 15527) | Cu 62-65 %, остальное Zn |
| Коэффициент линейного расширения | Cu ≈ 16,5·10⁻⁶ 1/К; сталь ≈ 12·10⁻⁶ 1/К |
Где встречается в трубах
Медь и латунь - материалы внутренних сетей малого диаметра: разводка воды и отопления в здании, обвязка котлов и водонагревателей, теплообменники, газовые подводки. Магистрали, стояки большого диаметра и наружные сети остаются за стальной трубой - по цене и прочности медь с ней не конкурирует, а латунь встречается только в арматуре и фитингах на стыке систем.
- Стальная альтернатива для внутренних водопроводов - водогазопроводные трубы по ГОСТ 3262-75, чаще оцинкованные; о влиянии контакта с медью - в статье о защите труб от коррозии.
- Латунная арматура присоединяется к стальной трубе трубной резьбой - см. резьбовые соединения труб.
- Там, где нужна и коррозионная стойкость, и прочность стали, вместо меди берут нержавеющие трубы; сравнение материалов - в термине нержавеющая сталь.
- Механизм «жертвенной» защиты цинка, который медь разрушает, описан в термине цинкование; общий фон - коррозия и сталь.
Связанные термины
- СтальСплав железа с углеродом (до 2,14 % C) и другими элементами; основной конструкционный материал для труб.
- Коррозия металлаСамопроизвольное разрушение металла при взаимодействии со средой; для стали - главным образом электрохимическое окисление во влаге.
- Электрохимическая коррозияРазрушение металла как анода гальванической пары в электролите; объясняет ржавление во влажном грунте и опасность контакта разных металлов.