Tubi di rame per impianti idraulici: marcatura e classificazione, ambito di applicazione, vantaggi

L'affidabilità eccezionale, le qualità anticorrosione e la resistenza ai colpi d'ariete fanno sì che i tubi di rame per acqua siano leader nel settore dei raccordi per tubazioni. La limitata diffusione dei laminati di rame è una conseguenza del costo elevato dei prodotti.

Tuttavia, gli investimenti di capitale in un sistema di approvvigionamento idrico sono pienamente giustificati e consentono all'utente di non preoccuparsi della ristrutturazione della rete per decenni. Oltre alla durata, in questo articolo analizzeremo anche altri vantaggi della tubazione in rame, evidenziandone gli svantaggi.

Esamineremo anche la composizione, le caratteristiche principali, le peculiarità della marcatura dei tubi di rame e le caratteristiche del loro utilizzo in diversi settori.

Composizione e caratteristiche dei tubi di rame

La tubatura in rame è un'opzione piuttosto esclusiva per l'allestimento di un sistema di tubazioni. Nonostante molti vantaggi assoluti, l'uso del rame diventa sempre meno frequente. La ragione principale è la comparsa di materiali alternativi accessibili (plastica e metalloplastica).

La lega metallica M1 è caratterizzata dal più alto contenuto di rame. La purezza della lega garantisce elevata plasticità, conducibilità elettrica e termica, nonché resistenza alla corrosione. Il materiale è duttile a diverse tecnologie di lavorazione.

I prodotti tubolari in rame sono realizzati con diverse qualità di rame. La composizione chimica è regolamentata dalla norma GOST 24231-80. Per la produzione sono ammesse leghe delle qualità: M1, M2, M3

Frazione in massa dei componenti della lega M1:

• rame e argento – 99,9;
• ossigeno – 50;
• ferro, piombo – 5 ciascuno;
• zolfo, zinco – 4 ciascuno;
• stagno, antimonio, arsenico e nichel – 2 ciascuno;
• bismuto – 1.

Nella lega M2 la frazione di massa di rame/argento è ridotta a 99,7, il contenuto di nichel e ossigeno è aumentato rispettivamente a 200 e 70. La quota di stagno e ferro è aumentata a 50. La lega di rame primario ha caratteristiche simili alla lega metallica M1.

Il rame tecnico (M3) è il risultato di una rifusione secondaria o di una raffinazione a fuoco. Il materiale si distingue per una significativa frazione di massa di nichel (200), stagno, piombo e arsenico (80 ciascuno). Il contenuto di rame è del 99,5. I tubi di rame realizzati con la lega M3 presentano una buona resistenza e un costo accessibile.

Le caratteristiche meccaniche della tubatura in rame dipendono dalla composizione qualitativa della lega e dalla tecnologia di fabbricazione dei tubi. Le proprietà del prodotto finito sono normate dalla GOST 617.

Caratteristiche dei tubi di rame:

• intervallo di temperature operative – da -200 °C a +300 °C;
• pressione ammissibile – 100-200 atmosfere (per alcune marche il valore limite raggiunge 450 atmosfere);
• allungamento relativo a rottura – 10-40%;
• diametro della valvola idraulica – 3-350 mm, spessore delle pareti – 0,8-10 mm;
• vita utile prevista – oltre 70 anni.

La temperatura critica di esercizio di una tubatura in rame dipende dal metodo di giunzione degli elementi e dal tipo di saldatura usata. Per maggiori dettagli sulla tecnologia di montaggio di una tubatura in rame, ne abbiamo parlato qui.

Il periodo effettivo di servizio supera notevolmente la durata dichiarata dal produttore. Le più antiche reti in rame in Europa sono in uso da oltre un secolo senza sostituzioni.

Punti di forza e di debolezza dell'impianto idrico in rame

I tubi di rame sono simili ai loro concorrenti più vicini (le reti in acciaio) per quanto riguarda le caratteristiche di resistenza e temperatura. Tuttavia, il rame è più preferibile grazie alle sue proprietà uniche.

Principali vantaggi dei tubi di rame

I tubi di rame hanno i loro aspetti positivi e negativi. Per cominciare, esaminiamo i vantaggi della tubatura in rame.

Resistenza alla corrosione e plasticità

Forse il principale argomento a favore dell'impianto idrico in rame è l'immunità alla formazione di ruggine. Questa proprietà spiega la lunga durata di funzionamento ininterrotto delle reti tecnologiche e riduce al minimo l'impatto negativo sugli apparecchi idraulici.

A differenza dei prodotti in acciaio, la valvoleria in rame è meno dispendiosa in termini di materiale – non è necessario montare tubi con uno spessore di parete maggiorato come margine contro i processi di corrosione.

Plasticità – questa qualità spiega una serie di importanti vantaggi operativi della tubatura in rame:

• La duttilità del materiale nella lavorazione – i tubi possono essere piegati per creare complesse reti principali utilizzando utensili manuali;
• mantenimento della forma data – questa proprietà non è vantata dai prodotti polimerici morbidi;
• possibilità di utilizzo di raccordi di connessione;
• probabilità di deformazioni senza distruzione meccanica;
• gli sbalzi di temperatura non causano variazioni dei parametri lineari;
• resistenza ai cicli di gelo/disgelo mantenendo l'integrità.

Un altro punto – la maggiore resistenza ai colpi d'ariete. Il valore della pressione di rottura permette di non preoccuparsi per l'integrità del sistema in caso di sbalzi di pressione dell'acqua.

Liscezza superficiale e proprietà battericide

Un argomento cruciale a favore dell'impianto idraulico in rame. L'elevata omogeneità del materiale garantisce una copertura perfettamente liscia, che riduce i legami molecolari del metallo, e quindi diminuisce la formazione di sali e ossidi.

Il coefficiente di attrito minimo permette di utilizzare nelle reti di approvvigionamento idrico tubi di rame di diametro inferiore rispetto a quelli in acciaio o plastica. Sulle pareti interne non si accumulano depositi, quindi la capacità di portata non si deteriora nel tempo.

La lega di rame possiede proprietà antibatteriche – circolando nei tubi, l'acqua viene parzialmente disinfettata. Un ulteriore vantaggio – sulle pareti non si moltiplicano colonie di microrganismi.

Resistenza ai reagenti chimici e ai raggi UV

Il rame non si degrada a contatto con soluzioni saline, formaldeide e acidi diluiti non ossidanti. A contatto con il cloro non forma ossidi pericolosi per l'uomo.

Il rame non perde le sue caratteristiche sotto l'azione dei raggi UV, cosa che non si può dire per le condutture in polimeri termoplastici.

La presenza di un circuito in rame nel bagno è un elemento decorativo esclusivo e un sicuro segno di benessere della casa. La tubazione in rame è di facile manutenzione e non richiede verniciatura periodica, come invece necessitano quelle in acciaio o ghisa.

Oltre a buoni valori di resistenza, i tubi in lega di rame sono leggermente più leggeri rispetto ai loro omologhi in acciaio. Ciò facilita il trasporto e l'installazione. Un indubbio vantaggio della tubazione in rame è la possibilità di riutilizzo.

Svantaggi della tubazione in rame

La tubazione in rame ha anche i suoi aspetti negativi. Esaminiamoli in dettaglio.

Tra gli svantaggi dell'impianto idraulico in rame troviamo:

1. Prezzo elevato. Rispetto al costo di materiali analoghi, i prodotti in rame perdono. L'installazione di una rete in 'metallo giallo' costerà diverse volte di più rispetto alla posa di una conduttura in plastica o acciaio.
2. Complessità di installazione. Tutte le tecniche di giunzione dei componenti in rame (assemblaggio con raccordi o saldatura) sono processi piuttosto complessi che richiedono competenze tecniche.
3. Intolleranza agli acidi. Non è possibile utilizzare tubi di rame per trasportare un ambiente acido con un livello di pH superiore a 9. L'acqua con questo valore non è potabile.
4. Conducibilità termica. Il parametro è 1,7 volte maggiore rispetto ai prodotti in alluminio e quasi sei volte superiore alla conducibilità termica dell'acciaio. Durante il trasporto di un fluido caldo, il tubo si riscalda – aumentano le perdite di calore, con rischio di ustioni. Nei sistemi di acqua fredda, si forma condensa sulla tubazione.

Si può risolvere il problema utilizzando un rivestimento in cloruro di polivinile o polietilene. Il manicotto esterno previene la formazione di condensa, «raffredda» la superficie, mantiene la temperatura del fluido trasportato e riduce il rumore.

I tubi di rame con isolamento termico esterno vengono utilizzati solo nei casi in cui è necessario ridurre l'impatto dell'ambiente esterno sull'acqua fornita dal sistema. Sono necessari anche per prevenire un blocco di ghiaccio che potrebbe compromettere la funzionalità dell'acquedotto.

Ai tubi di rame stessi non minacciano i processi di congelamento e successivo scongelamento. La duttilità del rame consente di mantenere la tenuta anche nel caso in cui la tubazione subisca una leggera deformazione a causa di un tappo di ghiaccio.

L'isolamento in polietilene, grazie alla presenza di canali d'aria, non riduce affatto il livello di deformazione termica del tubo – questo materiale è meglio utilizzarlo in tratti con un numero ridotto di giunzioni. Il rivestimento espanso (poliuretano espanso morbido, gomma sintetica) è adatto per il riscaldamento e le reti di acqua calda sanitaria.

Ulteriori svantaggi dell'utilizzo di prodotti laminati in rame sono la conducibilità elettrica e l'incompatibilità con elementi in alluminio e acciaio dell'acquedotto. Per prevenire il rischio di scosse elettriche, durante la fase di montaggio è necessario occuparsi di un corretto collegamento a terra delle apparecchiature.

Un grave svantaggio dei tubi di rame è l'insorgenza di corrosione elettrochimica, che si manifesta a seguito del contatto del rame con altri materiali:

Varietà dei laminati di rame per tubi

La scelta del materiale per la realizzazione di un impianto idrico in rame deve basarsi sulla valutazione di una serie di parametri: metodo di fabbricazione, livello di plasticità e resistenza, nonché dimensioni d'ingombro. Saper decifrare la marcatura dei prodotti aiuterà a orientarsi nella varietà dei raccordi per tubi.

Classificazione #1 — per metodo di produzione

Secondo il GOST, la produzione del tubo di rame viene eseguita con una delle tecnologie: laminazione a freddo, pressatura seguita da saldatura. La strategia di produzione influisce sulle qualità operative del prodotto finito.

Come vengono fabbricati i tubi con il metodo di laminazione?

La tecnologia comporta la deformazione del pezzo metallico mentre passa tra i rulli rotanti del laminatoio per tubi.

La bussola viene contemporaneamente laminata da due calibratori dei rulli: la parte larga corrisponde al diametro esterno del pezzo, mentre quella stretta al diametro del prodotto finito.

La laminazione avviene passo dopo passo: ad ogni avanzamento, la bussola viene ruotata di 90°, garantendo l'uniformità della lavorazione e l'assenza di graffi longitudinali sul tubo.

Vantaggi dei raccordi "laminati":

• La struttura senza giunture garantisce un'elevata resistenza;
• Precisione dei parametri su tutta la lunghezza del prodotto.

Con il metodo della deformazione a freddo vengono realizzati tubi in rame per impianti idrici e di riscaldamento, che subiscono notevoli pressioni interne durante il servizio.

Nella fase di lavorazione finale, i raccordi per tubi possono essere sottoposti a trattamento termico. Questo viene fatto per restituire al rame la sua elasticità.

Durante la ricottura, il tubo viene riscaldato a +700 °C e poi raffreddato gradualmente. Di conseguenza, il margine di resistenza diminuisce leggermente, mentre aumenta la resistenza alla trazione.

I tubi possono essere:

• non ricotti;
• ricotti.

I tubi non ricotti hanno le seguenti caratteristiche – «rigidità» alla flessione, resistenza ai danni esterni e ai colpi d'ariete (limite – 450 MPa). Sono adatti per la realizzazione di impianti idrici di configurazione semplice.

I tubi ricotti hanno i seguenti parametri: elevata plasticità (sotto trazione longitudinale mantengono l'integrità per 1,5 volte), aumento del costo.

Fabbricazione mediante pressatura

I tubi sono realizzati in rame in fogli: il semilavorato di lamiera metallica viene alimentato ai rulli di formatura a pressa della macchina. Dopo aver dato la forma, la giuntura viene saldata.

La fase finale è il passaggio del tubo attraverso rulli di calibrazione per raddrizzare il profilo ed eliminare la deformazione longitudinale.

Classificazione #2 — per grado di durezza

Le proprietà meccaniche e il campo di applicazione sono determinati dal tipo di tubo. I raccordi in rame sono solitamente classificati in tre categorie che caratterizzano la plasticità e la resistenza del prodotto.

Prodotti laminati duri

Questa nicchia è rappresentata da esemplari non ricotti. Le possibili marcature dei tubi duri sono: T, N, z6, F30. Il materiale è ottimale per la realizzazione di canali centrali delle reti di approvvigionamento idrico, dove l'acqua viene fornita ad alta pressione.

Il laminato duro viene fornito in tratti di lunghezza da 3 a 5 m. Una tubazione realizzata con tale tubo non può essere multidirezionale con piegature multiple; la distribuzione dei raccordi è possibile solo a caldo.

Tipo di tubo semiduro

Opzioni di codifica per tubi semi-rigidi: P, NN o z. Si distinguono per caratteristiche equilibrate di elasticità e resistenza. L'allungamento relativo di un tubo con diametro esterno di 3 mm e spessore di parete di 0,8 mm è del 10%. Lo stesso valore per il laminato morbido di dimensioni simili è del 38%.

I pezzi realizzati in 'metraggio' semi-rigido resistono all'espansione quando il diametro esterno viene ampliato del 15%. La modifica della geometria del tubo viene eseguita con una piegatrice per tubi.

Caratteristiche dei tubi morbidi

La marcatura dei tubi morbidi è M, W, F22 o r. I prodotti sono flessibili e non si rompono quando il diametro esterno viene espanso fino al 25%. I tubi vengono forniti in rotoli.

Il campo di applicazione principale è l'installazione di reti ingegneristiche con distribuzione a raggio dei collegamenti agli apparecchi. È possibile dare la forma desiderata a un tubo di piccolo diametro manualmente senza attrezzature speciali.

Le proprietà meccaniche di elasticità e resistenza dei tubi di rame deformati a freddo devono corrispondere ai dati riportati nella tabella (valori normalizzati secondo GOST 617-2006)

Classificazione #3 — per dimensioni

I parametri dimensionali principali dei tubi sono il diametro interno, il diametro esterno e lo spessore della parete. La duttilità del rame alla lavorazione consente di produrre tubazioni di varie forme e dimensioni. GOST 617-2006 ha incluso nel assortimento dei raccordi in rame circa 130 articoli con valori di sezione originali, di cui circa 70 sono prodotti laminati.

A differenza del documento precedente (GOST 617-19), nella nuova normativa le dimensioni sono espresse in millimetri, non in pollici. Le dimensioni principali sono indicate in frazioni. Il numeratore identifica il diametro esterno, il denominatore lo spessore della parete. In precedenza veniva indicata solo la dimensione esterna (3/8 di pollice).

Esempio di decodifica della dimensione del tubo 15/1:

• diametro esterno – 15 mm;
• sezione interna – 14 mm;
• spessore della parete – 1 mm.

La lunghezza dei tubi laminati di produzione nazionale dipende dal diametro. Per sezioni fino a 18 mm, vengono forniti in rotoli da 10 m o in spezzoni misurati da 1-6 m (incrementi di 0,5 m). I pezzi più grandi vengono prodotti in spezzoni da 1,5-6 m.

Per la realizzazione di reti di approvvigionamento idrico, sono richiesti tubi con diametro di 10-22 mm, per sistemi di scarico – 32-42 mm

Molto meno frequentemente nella rete idrica vengono utilizzati tubi a sezione rettangolare. I prodotti sono realizzati principalmente per pressatura, dimensioni: diametro – 30-280 mm, spessore della parete – 5-30 mm.

Requisiti normativi secondo GOST

I parametri esterni, le caratteristiche meccaniche, la composizione della lega, la gamma di prodotti e le designazioni di marcatura sono regolati da due documenti principali: GOST 617-2006 (tubi di rame per uso generale) e GOST 11383-75. I prodotti di fabbricazione europea soddisfano lo standard EN-1057 del 2006.

Riepilogo dei requisiti:

1. La superficie interna ed esterna del tubo non deve presentare sporco che impedisca l'ispezione dei prodotti. Non sono ammesse delaminazioni, ruggine, crepe e cavità sul corpo del tubo.
2. È ammessa la presenza di ammaccature profonde fino a 0,25 mm. Il limite di quantità è di massimo due per metro lineare e non più del 10% di prodotti difettosi per lotto di consegna.
3. Assenza di bave sulle estremità dei tubi. L'inclinazione del taglio normalizzata per pezzi con diametro fino a 20 mm è di 2 mm, per prodotti con sezione 20-170 mm è rispettivamente di 3-5 mm, per raccordi con diametro superiore a 170 mm è ammessa un'inclinazione di 7 mm.
4. Per le bobine e i tubi teneri, l'ovalizzazione non è limitata.

Ogni bobina o lotto di spezzoni di tubo deve essere accompagnato da un foglio di imballaggio e da un'etichetta informativa.

Dati obbligatori nel documento di accompagnamento: marchio dell'azienda, indirizzo legale del produttore, marcatura della composizione e delle dimensioni dei tubi, numero di lotto, data di produzione, timbro del controllo tecnico.

Decodifica delle designazioni dei prodotti tubolari

Le caratteristiche di base sono raggruppate nella marcatura dei tubi.

Le indicazioni convenzionali sono scritte secondo uno schema chiaramente definito:

1. Tecnologia di fabbricazione: D – deformata a freddo, G – pressata.
2. Geometria della sezione trasversale: KR – forma rotonda.
3. Indice di precisione di produzione: N – entro i limiti normali, P – precisione aumentata rispetto al diametro/spessore della parete, I – alta precisione in diametro, K – massima precisione in parete.
4. Tipo di materiale per duttilità. Oltre alle abbreviazioni indicate M/P/T (tubo tenero/semiduro/duro), vengono utilizzate le seguenti marcature: L – tenero con elevata elasticità, F – semiduro con maggiore resistenza, C – duro con elevata resistenza.
5. Dimensioni – valore del diametro esterno/spessore della parete.
6. Lunghezza: ND e MD – tubo non misurato e misurato rispettivamente, KD – laminato multiplo di misura, BT – fornitura in bobine.
7. Grado del metallo, che determina la composizione della lega.
8. Condizioni speciali: B – alta precisione in lunghezza, O – precisione in curvatura, R – norma regolamentata per la trazione, N – durezza confermata secondo Vickers, BU e BS – avvolgimento ordinato e a spirale della bobina rispettivamente.

Al posto dei dati mancanti viene inserita la designazione «X».

Esempio di marcatura: Tubo DKRPM 28/3 3000 M1 GOST 617-2006. Decodifica della designazione – tubo tondo deformato a freddo con precisione migliorata delle dimensioni della parete (3 mm) e del diametro (28 mm), morbido, lunghezza 3 m, in lega M1. Il prodotto è conforme agli standard GOST.

Ambito di applicazione e limitazioni d'uso

I tubi in rame laminato sono utilizzati in diversi sistemi di comunicazione per uso domestico e industriale.

Impianto idrico e rete di riscaldamento

Tradizionalmente sono utilizzati per l'installazione di sistemi di approvvigionamento idrico con diverse finalità. Le caratteristiche del rame e l'ampia gamma di tubi laminati consentono di realizzare condotte di diversa potenza e metratura.

Il rame per impianti idraulici è neutro rispetto alla bassa concentrazione di cloro presente nell'acqua potabile (norma – non superiore a 0,5 mg/l). Le tubazioni in rame si sono dimostrate efficaci negli scarichi pluviali e nei sistemi fognari.

Nella rete di riscaldamento si ottiene un doppio effetto. Da un lato, la durabilità grazie alla resistenza alla corrosione, dall'altro, la protezione del sistema da sbalzi incontrollati della temperatura del fluido termovettore. Ma questi effetti si ottengono solo con un corretto montaggio della tubazione.

Maggiori dettagli sulle varietà di tubi in rame per riscaldamento e sulle caratteristiche della loro installazione li abbiamo scritti nell'articolo seguente.

L'uso di tubazioni in rame con rivestimento isolante è giustificato nei sistemi a pavimento radiante.

Gasdotto e sistema di combustibile

Il vantaggio dei tubi laminati in rame risiede nella tenuta stagna della condotta. Durante il trasporto del gas non si verificano ossidazione né corrosione galvanica. L'affidabilità dei giunti pressati e delle saldature aumenta la sicurezza del gasdotto in aree con attività sismica.

Grazie alla sua neutralità, la raccorderia in rame viene utilizzata nelle reti per il pompaggio di olio combustibile – non vi è rischio di incendio o formazione di carica statica.

I tubi in rame sono utilizzati negli scambiatori di calore degli scaldacqua a gas, nei sistemi idraulici e frenanti di autoveicoli e aeromobili, nei circuiti di raffreddamento di frigoriferi e sistemi di climatizzazione.

Sfumature e limiti d'uso:

1. Velocità limite di trasporto del liquido nell'impianto idrico – 2 m/s. Rispettare questa raccomandazione prolungherà la durata della condotta "plastica".
2. Il rame è un metallo morbido e il contatto costante con un ambiente carico di particelle solide può portare al 'dilavamento' delle pareti. Per prevenire l'erosione, è consigliabile garantire una pulizia preliminare dell'acqua da sostanze sospese estranee. È sufficiente installare un filtro di pulizia grossolana (meccanica).
3. Sulle pareti interne della conduttura in rame, in condizioni favorevoli, si forma una pellicola di ossido: il rivestimento non compromette la qualità dell'acqua e protegge il metallo dall'usura. Requisiti per la formazione della patina: acidità del flusso d'acqua pH – 6-9, durezza – 1,42-3,42 mg/l. Con altri parametri si verifica una distruzione ciclica e un ripristino della pellicola a scapito del consumo di metallo.
4. Per l'installazione di un acquedotto potabile non si può usare la saldatura al piombo: il metallo e i suoi composti sono tossici. La sostanza può accumularsi nell'organismo, esercitando un graduale effetto dannoso su diversi organi.

È consentito l'allacciamento di condutture in rame con tubazioni in ottone e plastica. Quando si combinano tubi in rame con elementi in acciaio e alluminio, è necessario rispettare la sequenza di giunzione.

Oltre alla saldatura, per il collegamento dei tubi di rame si utilizzano tecnologie di compressione e crimpatura:

I tubi in rame di grandi diametri vengono collegati prevalentemente con flange e bulloni avvitati, è consentita la saldatura a bicchiere, i metodi a compressione vengono usati molto raramente.

Conclusioni e video utili sull'argomento

I video di approfondimento integreranno le informazioni esposte. Vantaggi competitivi e caratteristiche negative della tubatura in rame, particolarità dei lavori di installazione:

Tecnologia di collegamento dei tubi con raccordi e mediante saldatura:

I vantaggi di una tubatura in rame sono innegabili. La vasta gamma di tubi laminati consente di scegliere il materiale ottimale per risolvere un compito specifico. Rispettando le tecniche di installazione e le raccomandazioni operative, è garantito un funzionamento ininterrotto della tubatura per oltre 50 anni.

Sta pensando di acquistare tubi di rame per l'installazione di un sistema idraulico, ma dubita ancora dell'opportunità di questa scelta? Ponga le sue domande sotto il nostro articolo – i nostri esperti e i proprietari di tubature in rame La aiuteranno a dissipare i suoi dubbi.

Se Lei è il proprietario di una tale tubatura, scriva la sua opinione sull'uso, aggiunga foto reali e raccomandazioni per la scelta e l'installazione.