لوله مسی (Copper Tube)

لوله مسی چیست؟

لوله مسی که یکی از پرطرفدارترین و پرمصرف ترین لوله ‌های فلزی به شمار می رود که یا به طور کامل از جنس مس است، یا روکش آن مسی است. سال های زیادی است که مقاومت به خوردگی بالای این لوله ها، باعث شده که در سیستم ‌های گرمایشی و سرمایشی برای انتقال سیالات سرد و گرم، به کار روند.

بسته به کاربرد مورد نظر و استاندارد مرجع، جنس لوله های مسی ممکن است در گسترۀ بسیار وسیعی از نظر خلوص و درصد عناصر آلیاژی قرار گیرد. با این حال، در بسیاری از کاربردها از آهن، منگنز، قلع یا دیگر عناصر و همچنین آلیاژهایی مانند برنج، برنز و فولاد، در ساخت لوله های مسی استفاده می شود.

لوله های مسی برحسب نیاز بازار و نوع کاربرد در سه گروه TPC ، DLP و DHP تولید می شوند. البته این طبقه بندی در بازار کشور ما خیلی رایج نیست و بیشتر به یک برچسب شبیه است. موارد مصرف این گروه ها عبارتند از:

• لوله مسی TPC: این گروه از لوله های مسی از رسانش الکتریکی بالایی برخوردار هستند. بنابراین مصارف الکتریکی دارند. از این لوله ها به عنوان کابل اتصال استفاده می شود. همچنین به عنوان مواد اولیۀ تولید کابل های برق نیز می توان از لوله های TPC استفاده کرد.
• لوله مسی DLP & DHP: دو خاصیت اصلی این لوله ها هدایت حرارتی بالا و قابلیت جوشکاری مناسب است. از این رو از آن ها در تولید مبدل های حرارتی و کاربردهای عمومی استفاده می شود.

لوله مسی چگونه تولید می شود؟

در کشور ما مواد اولیۀ اکثر محصولات مسی، مفتول مس و ضایعات مس است. البته بدیهی است که هر دو مورد باید از خلوص بالایی برخوردار باشند. قیمت لوله مسی نهایی تا حدود زیادی به خلوص مواد اولیۀ آن بستگی دارد.

معمولا مفتول از بازار بورس و بازار آزاد خریداری می شود. ضایعات مسی نیز از کارخانه ‌های تولیدی مس قابل تهیه است. محصولات تولیدی از مفتول و ضایعات، از نظر کیفیت تفاوتی با هم ندارند. اما دارای قیمت ‌های متفاوتی هستند.

به طور کلی پنج روش کشش، اکسترود، کامفورت، فورج و ریخته ‌گری برای تولید انواع لوله و مقاطع مسی وجود دارد که هر کدام پارامترها و جزئیات مخصوص به خود را دارند که شرح دقیق آن ها در این مقاله نمی گنجد.

اما به طور خلاصه، کشش یک روش فلزکاری است که در آن از عبور و کشش یک مفتول از بین یک یا چند قالب برای کاهش سطح مقطع استفاده می ‌شود. اکستروژن نیز به دو روش پیوسته و نیمه پیوسته اجرا می شود که برای کاهش ضخامت و تغییر شکل سطح مقطع لوله‌ های مسی کاربرد دارد.

در روش فورج، دو قالب، مواد اولیه را از بالا و پایین اشغال می کنند و با ایجاد فشار و نیروی بسیار زیاد، قطعه گداخته می شود و به شکل قالب در می آید. روش کامفورت، تکنولوژی مدرن تری است که در آن فشاری به مواد وارد نمی ‌شود. بنابراین تراکم مولکولی محصول نسبت به دیگر فرایندهای تولید (به ویژه اکسترود) کمتر است.

14

دقیــقه مطالعه

تکنولوژی آهنگری (Forging) - قسمت اول

اگر از شما خواسته شود تا 5 روش را که جهت ساخت یک قطعه یا محصول می شناسید، معرفی ...

معمولا دیده می شود که قیمت لوله‌ مسی تولید شده به روش اکستروژن، گران‌ تر از محصولات تولیدی با روش کامفورت است. بدیهی است نوع و کیفیت فرآیند تولید و قیمت مواد اولیه، قیمت نهایی این محصول را تعیین می ‌کند.

پس از طی کردن مراحل شکل دهی اولیه، در صورت نیاز، کشش در ماشین دورانی (یعنی کویل سازی، شاخه سازی، کلاف سازی) انجام می گیرد. سپس نوبت به تنش زدایی لوله می رسد. این مرحله می تواند از طریق شات بلاست و سندبلاست انجام گیرد. در آخر نیز بسته بندی و حمل و نقل آن انجام می گیرد.

استانداردهای لوله مسی

استاندارد DIN

استاندارد ASTM

استاندارد BS

انواع لوله مسی (از نظر سختی)

لوله مسی نرم

لوله ‌های مسی نرم همان طور که از اسمشان پیداست، انعطاف ‌پذیر هستند. یعنی  به راحتی تحت خمش قرار گرفته و در مقابل موانعی که در مسیرشان است، خم به ابرو نمی آورند! در مراحل اولیۀ ساخت، یعنی قبل از پرداخت نهایی، این قطعات از سختی بالایی برخوردارند.

از این رو برای نرم تر شدن لوله های مسی، آن ها را تحت عملیات حرارتی انیل در دماهای 650 تا 850 درجۀ سلسیوس قرار می دهند. بنابراین قیمت لوله نرم نسبت به انواع سخت گران ‌تر است. برای اتصال این لوله ها، علاوه بر جوشکاری و لحیم کاری، می توان از اتصال دهی به کمک شعله (flare connection) و اتصال دهی فشاری (Compression connection) نیز استفاده کرد.

لوله مسی سخت

لوله سخت (یا سفت) نمی ‌تواند خم شود. بنابراین لازم است از اتصالات زانویی مسی و یا سایر اتصالات برای گوشه ها و یا اطراف موانع استفاده کرد. این لوله ها، سختی ای که از کارسختی حاصل در شکل دهی در ساختارشان ذخیره شده را به همراه دارند. بنابراین در صورت اعمال ضربات سنگین، ترک شکست در آن ها ایجاد می شود.

لازم به ذکر است اگر در فرایندی این لوله های سخت گرم شوند و سپس اجازه خنک شدن پیدا کنند، تبدیل به نوع نرم شده و بدون ترک ‌خوردگی خم می‌ شوند. برای اتصال دهی این لوله ها، معمولا از جوشکاری و لحیم کاری استفاده می شود.

انواع لوله مسی (از نظر ضخامت)

لوله مسی نوع K

نوع K ضخیم ترین دیواره را میان انواع متداول (یعنی L، M و K) دارد. امروزه این لوله ها به طور گسترده برای توزیع آب، حفاظت از آتش و روغن و بسیاری از کاربردهای دیگر در صنعت ساخت و ساز استفاده می شود.

لوله های مسی تیپ K در هر دو نوع سخت و نرم به فروش می رسند. همچنین با روش های احتراقی و فشاری قابل وصل هستند. اما چرا این لوله ها برای خطوط اصلی آب و تأسیسات زیرزمینی توصیه می شوند؟ مهم ترین دلیل ضخامت بالای آن است. این ضخامت، مقاومت بالایی در برابر فشار حاصل از بازگشت آب به ارتفاع زمین در مخزن ها به ارمغان می آورد.

حتما توجه شود که لوله نوع K به هیچ وجه برای انتقال گازهای طبیعی توصیه نمی شود. چرا که این گازها به اتصالات لوله های نوع k آسیب می رساند.

لوله مسی نوع L

لوله مسی نوع L از نظر ضخامت بین K و  M قرار دارد. کاربرد اصلی این تیپ، در زمینۀ لوله کشی داخلی، حفاظت از آتش و برخی از کاربردهای HVAC است. منظور از HVAC کاربردهای مربوط به گرمایش، تهویه و تجدید هوا است. (Heating, ventilation and air conditioning)

این تیپ نیز به هر دو صورت سخت و انعطاف پذیر به فروش می رسد. به عقیدۀ بسیاری از فعالان بازار مس، نوع L متداول ترین انتخاب برای لوله کشی مس به شمار می رود. چرا که در بسیاری از کاربردها می توان از آن استفاده کرد. یکی از کاربردهای مهم نوع L در کشور ما، تعمیر یا تعویض خطوط قدیمی آب است.

لوله مسی نوع M

نوع M نازک ترین دیواره را دارد. این تیپ لوله های مسی معمولا با اتصالات شعله ‌ای متصل می شوند و در نوع انعطاف پذیر به فروش می رسند. اگرچه نوع سخت این لوله ها نیز در بازار موجود است.

معمولا از لوله های مسی تیپ M برای خدمات آب خانگی و سیستم‌ های خلاء استفاده می ‌شود. قیمت لوله نوع M از دیگر تیپ ها کمتر است. همین موضوع باعث استقبال بیشتر مشتریانی می شود که لوله های مسی را برای توزیع آب در داخل خانه نیاز دارند.

لوله مس نوع A

لوله مسی نوع A یا DMV یکی از چهار نوع لوله است که ضخامت آن بسیار نزدیک به نوع M است. این لوله امروزه بسیار کم مورد استفاده قرار می ‌گیرد. فقط شاید در برخی نقاط کشور برای تخلیۀ فاضلاب از آن استفاده شود.

می توان گفت اکثر لوله های مسی که در سازه های قدیمی مشاهده می شود از این نوع است. این نوع لوله‌ها دارای علائم زرد رنگی هستند که کمک می‌کند آن را از نوع M شناسایی کنید. استانداردهای جدید، معمولا کاربردی برای این نوع لوله در نظر نمی گیرند.

امروزه در ساخت و سازهای مدرن این نوع لوله با لوله های پلاستیکی PVC یا ABS جایگزین شده است. این نوع لوله ها فقط برای کاربردهای کم فشار زیر زمینی پیشنهاد می شود. چراکه دارای ضریب فشار کمی است. (حتی پایین تر از فشار آب!) در اغلب سیستم های آبرسانی شهری، لوله DMV با علائم زرد رنگی از لوله نوع M متمایز می شود.

انواع لوله مسی (از نظر شکل ظاهری)

لوله مسی مارپیچ

لوله های مارپیچ (Coil) قابل انعطاف هستند و مختص مکان هایی هستند که محدودیت در فضا و حجم وجود داشته باشد. از این لوله های مسی می توان با اطمینان کامل، به صورت خمیده و پیچیده برای گاز و برق رسانی استفاده کرد. البته این به این معنی نیست که در سیستم‌ های آب ‌رسانی قابل استفاده نباشند.

حتما این لوله ها را در آبگرمکن خانه های مسکونی دیده اید. در این آبگرمکن ها لوله مارپیچ برای انتقال آب سرد و گرم در داخل پکیج استفاده می شود. دلیل آن نیز مقاومت بالای این لوله‌ها در برابر تغییرات درجه حرارت آب و تغییر فشار در لوله است.

نحوه اتصالات لوله مسی مارپیچ

در میان شکل های مختلف لوله، نحوۀ اتصالات لوله مارپیچ از اهمیت بالایی برخوردار است. به این منظور از روش های متفاوتی استفاده می‌ شود.

• جوشکاری لیزری: در این روش از حرارت لیزر برای اتصال قطعات مختلف لوله استفاده می شود. این روش به علت بالا بودن قیمت جوشکاری لیزر، پیشنهاد نمی شود. اما در کابردهای حساس، توان و شتابی که اشعۀ لیزر به ارمغان می آورد، بهترین سرعت و اطمینان را حاصل می کند.
• فشار مهره ای: در این روش یک لوله نرم و نازک در بین لوله‌ های مورد نظر قرار می گیرد. روی سطح این لوله، مهرۀ اتصال قرار می گیرد و با نزدیک کردن لوله ها به هم، اتصالات لوله مارپیچ مسی انجام می‌ گیرد.
• فشار پرس: در این روش ابتدا دو سر انتهایی لوله توسط یک قطعه (مبدل) به یکدیگر متصل می ‌شود. سپس دو سر لوله به مبدل پرس ‌کاری می‌ شود و اتصال صورت می گیرد.
• جوشکاری معمولی: از روش های جوشکاری عادی مانند SMAW یا GMAW برای متصل کردن دو سر لوله به یکدیگر استفاده می شود. البته توجه شود که یکی از لوله‌ ها باید سر گشادتری نسبت به لولۀ دیگری داشته باشد و در صورت لزوم توسط پرس عملیات اتصال و فشرده سازی تکمیل ‌شود.

لوله مسی شاخه ای

لوله شاخه ای در کاربردهایی نظیر تهویه مطبوع، صنایع برودتی، الکتریکی و بهداشتی به کار می رود. این لوله های مسی بدون درز هستند و ابعادی بسیار دقیق دارند. لازم است سطح داخلی این لوله ها کاملاً بدون چربی و آلودگی باشد. همچنین شفافیت سطحی بیرونی آن نیز دلیلی بر هدایت الکتریکی مناسب، مقاومت به خوردگی بالای آن است.

لوله مسی مویی

لوله مویی یا CAPILLARY معمولا در سیستم ‌های خنک‌کنندۀ اسپیلت و کولرها استفاده می‌ شود. همان طور که از شکل این لوله مشخص است قطر نازکی دارد. این قطر نازک، کاربرد آن ها را در خروجی فیلترها و یا در ورودی دستگاه های ظریف ممکن می سازد. گفتنی است که قطر و طول لوله مسی مویی در کیفیت سرمای ایجاد شده در اسپیلت یا کولر بسیار موثر است. قیمت لوله مویی به علت ضخامت کمتر، از انواع شاخه ای و مارپیچ ارزان تر است.

لوله مسی کلاف

لوله کلاف (pancake) دارای بالاترین انعطاف پذیری است و معمولا به صورتی که در شکل می بینید به فروش می رسد. کاربرد اصلی لوله های مسی کلاف در سیستم‌ های تهویه و خطوط انتقال ظریف مایعات و گازهاست.

خاصیت مورد انتظار اصلی این محصول، خم پذیری مناسب آن است که باعث تسهیل استفاده از آن در سیستم های لوله کشی، خطوط انتقال گاز، سیستم های تهویه و خطوط انتقال برودتی می شود. به همین دلیل این محصول حتما باید در مراحل ساخت آنیل کامل شود. به تمیزی و عاری از چربی و براده بودن این لوله ها نیز باید توجه شود.

مزایای لوله مسی

• کاهش هزینه، راحتی حمل و نقل و فرآیند لوله کشی به دلیل سبک وزن بودن
• اشغال کردن فضای کمتر پس از نصب (در مقایسه با لوله هایی از جنس دیگر)
• عدم تغییر شکل ظاهری در طی زمان، به دلیل مقاومت بالا در برابر فشار سیالات
• مقاومت در برابر سرمایش و گرمایش دمای محیط
• استقامت در برابر ساییدگی و خوردگی
• ظاهری مناسب و زیبا
• نسوز بودن در برابر شعله آتش
• خاصیت انعطاف پذیری و شکل گیری بر اساس سفارش مشتری
• توانایی انتقال سیالات با حرارت بالا
• یکنواخت بودن توزیع دما در بدنه
• انتقال حرارت فوق العاده و سریع
• فشردگی ، ضریب اطمینان و بازدهی بالا
• اتلاف گرمای بسیار پایین
• با ارزش بودن قراضه مس و ارزش بالای بازیافت

محدودیت های لوله مسی

• مقاومت خوردگی عالی فقط در برابر اکسیژن محلول در آب
• خورده شدن توسط تغییرات شیمیایی در دماهای بالای ضدیخ های پایه گلیکول
• خوردگی در برابر تابش شدید در سیستم های خورشیدی

کاربردهای لوله مسی

کاربردهای خانگی

با گذشت سال ها، لوله ها و اتصالات مسی همچنان بهترین انتخاب برای لوله کشی آب آشامیدنی و تاسیسات برودتی در منازل مسکونی و اداری هستند. چرا که این لوله ها ماندگاری بالایی دارند و دارای کمترین زمان و هزینۀ نصب هستند.

لوله‌ کشی آب سرد و گرم، مخازن آب گرم، پوشش سقف، آب‌ بندی و البته هادی الکتریسیته، از مهم ترین کاربردهای خانگی لوله های مسی محسوب می شوند.  استفاده از این لوله ها برای لوله کشی آب نسبت به بعضی گزینه ‌های دیگر مانند لولۀ PVC تاثیر مخرب کمتری بر محیط زیست می گذارد.

گفتنی است عنصر مس دارای خواص ضد میکروبی طبیعی است. یعنی به طور طبیعی به از بین بردن باکتری‌ های مضر کمک می ‌کند. لوله‌های مسی همچنین از رشد باکتری‌ ها و لجن در سطح داخل لوله ‌ها جلوگیری می‌ کنند.

صنایع نفت و گاز

علاوه بر منازل مسکونی، از لوله مسی در پالایشگاه‌ ها و نیروگاه‌ ها صنایع نفت و گاز برای انتقال سیالات سنگین استفاده می شود. البته فراموش نکنیم که اکثر سیستم‌ های سوخت رسانی نیز از این لوله ها استفاده می کنند.

صنایع خودروسازی

در صنعت اتوموبیل سازی، برای کاربردهایی مبتنی بر تولیدات برق (مثلا رادیاتورها) لوله های مسی بسیار کاربردی هستند. این لوله ها با هدایت الکتریکی بالایی که دارند، سرعت انتقال دستور در سیستم های الکتریکی و الکترونیکی خودروها را تاحد زیادی افزایش می دهند.

نکات خرید لوله مسی

بسیاری از خریداران با دانش قبلی دربارۀ مزایای این لوله ها، بدون توجه به نکات مهم خرید لوله اقدام به خرید می کنند. اطلاعات ابتدایی تنها برای خرید مطمئن لوله کافی نیستند و نیاز است از نکاتی مطلع شد تا نارضایتی ها‌ به حداقل برسند.

• در ابتدا باید مشخص کرد که لوله سخت مورد نیاز است یا نرم. گفتیم که قیمت نوع نرم از سخت بیشتر است. از این رو این نکته بسیار اهمیت دارد. توجه شود که برای خطوط مبرد در سیستم های تهویه مطبوع و پمپ های حرارتی معمولی، لوله نرم، بهترین انتخاب است. در مقابل لوله های سخت، یک انتخاب متداول برای خطوط انتقال آب هستند.
• تمام طول این لوله ها (به خصوص انواع مارپیچ و شاخه ای) باید توسط تست غیر مخرب ادی کارنت مورد ارزیابی قرار گرفته باشند. پس از اجرای تست نیز نقاطی که دارای عیوب احتمالی هستند با جوهر سیاه مشخص شده و با جوشکاری و یا دیگر تمهیدات برطرف شده باشند.
• در حین عملیات حرارتی این لوله ها، باید سطح داخلی خارجی لوله از طریق دمش گاز نیتروژن کاملاً تمیز شده باشد. پس از مشاهدۀ ظاهری لوله مسی نیز نباید هیچ گونه آلودگی و اکسید سطحی، دو انتهای لوله را بسته باشند.
• در هنگام خرید از پکیده و کامل بودن پوشش بسته بندی لوله ها اطمینان حاصل کنید. حتما خود لوله ‌ها را چک کنید که دارای زدگی و سوراخ نباشند. این زدگی ها بعدا باعث نشتی می شوند. به خصوص در کاربردهای مربوط به انتقال گازها، این مسئله بسیار مهم می شود.
• درست است لوله‌های مسی دارای انعطاف پذیری هستند، اما از این موضوع مطمئن شوید که لوله به اندازه ‌ای خمیده شود که باعث آسیب دیدگی آن نشود.
• نکتۀ بعد قطر و سایز لوله‌ ها است که در گسترۀ بسیار وسیعی طبق استانداردهای مذکور در این مقاله تولید می شوند. و این که برای هر کاربردی یکی از انواع استفاده می شود. به طور مثال اگر قصد تهیه لوله برای شومینه منزل خود را دارید، حتماً از لولۀ مخصوص به آن، یعنی لولۀ مارپیچ استفاده کنید.
• برای اتصالات لوله های مسی از قطعاتی مانند زانویی مسی، تبدیل مسی ، بوشن مسی، یو مسی، سه راهی مسی و سپریشن مسی در سایزهای مختلف استفاده می شود. در هنگام خرید، با در نظر گرفتن نظر کارشناس و مهندس طراح مربوطه، بهترین نوع این اتصالات را انتخاب کنید.
• توجه کنید که قیمت لوله مسی و اتصالات آن به دلیل نوسانات اخیر ارز، همواره با تغییر رو به رو است. گزارشات اخیر نشان می دهد تقاضای مس در سراسر جهان تقریبا دوبرابر بالا رفته است. این افزایش تقاضا، کارکرد این عنصر را در تولید و صنعت ارزشمندتر کرده است و چشم انداز خوبی برای سرمایه گذاری در آن مشاهده می شود.

سه روش فوری برای رفع نشتی لوله مسی

رفع نشتی با خمیر اپوکسی

در مواقعی که نیاز به رفع نشتی لوله با سرعت بالا باشد، می توان از خمیر اپوکسی استفاده کرد. تجربه نشان داده است که به کارگیری این خمیرها روشی فوق العاده برای تعمیر لوله ها به جای برش لوله است. در بسیاری از مواقع نیز، نیاز به نصب یک اتصال جدید را برطرف می کند.

هر کسی با هر سطح تجربۀ فنی می تواند از خمیر اپوکسی برای جلوگیری از نشت لوله استفاده کنید. خمیر اپوکسی یک محصول دو جزئی با مقدار مساوی است که پس از اختلاط اجزا به رنگ طوسی هموژن در می آید.

برای استفاده از خمیر اپوکسی ابتدا باید جریان سیال را قطع کرد. سپس محل نشتی را کاملا خشک کرده و با یک سمبادۀ نسبتا زبر، محل نشتی را سابید. توجه شود که در پایان، لوله ها باید تمیز، خشک و بدون هیچ گونه برادۀ سمباده باشد.

سپس از خمیر اپوکسی، به مقدار لازم، برش داده شود. خمیر با انگشتان ورز داده شده تا کاملا یکنواخت شود. پس از ترکیب شدن کامل، دیده می شود که رنگ آن به خاکستری تغییر می کند. در آخر خمیر اپوکسی باید روی لوله فشار داده شده و حداقل یک اینچ، در هر سمت نشتی گذاشته شود. اگر نشت در اتصالات باشد، کل اتصال باید با خمیر اپوکسی پوشانده شود. پس از یک ساعت می توان جریان سیال را با اطمینان بالا وصل کرد.

رفع نشتی با بانداژ فایبرگلاس

چسب نشتی یا بانداژ فایبر گلاس با نوع خاصی از رزین پلی اورتان آغشته شده اند. این نوارها به طور گسترده برای نهایی کردن آب بندی لوله های مسی و اتصالات آن در ابعاد و اندازه های گوناگون استفاده می شود.

برای استفاده از بانداژ فایبرگلاس، باید از بتونه صنعتی نیز استفاده شود. ابتدا باید خمیر بتونه صنعتی را آماده کرد و بر روی محل نشتی قرار داد. سپس آن را به داخل حفره یا شکاف محل نشتی فشار داد.

در مرحلۀ بعد، بستۀ نوار فایبرگلاس را باز کرده و آن را به مدت 10 الی 15 ثانیه در داخل آب (با دمای متعادل) قرار داده شود. سپس خارج شود و تحت فشار قرار گیرد. سپس نوار به طور کامل، به دور منطقۀ نشتی بسته شود. این نوار معمولا در مدت 30 دقیقه محل آسیب دیده را ترمیم کرده و به استحکام کافی می رساند.

رفع نشتی با لحیم کاری

در این روش، نوک شعلۀ مشعل را به یک سمت محل اتصال نگه داشته می شود و نوک سیم لحیم از سمت مقابل نسبت به شعله نگه داشته می شود. پس از اجرای فرایند نیز سیم لحیم وقتی که به اندازۀ کافی از آن ذوب شد و به طور کامل محل اتصال را پر کرد، از شعله دور می شود.

این روش برای زمانی که یک لوله آب مسی تحت خوردگی قرار می گیرد و نشت می‌کند یا در اثر انجماد دچار ترکیدگی می ‌شود، بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. راز یک لحیم کاری خوب، این است که داخل لوله باید خشک باشد. پس حتما با یک پارچه یا پنبه، از دو سمت لوله، خشک سازی را انجام شود.