Por que o tubo de cobre é soldado em vez de soldado
O cobre tem um ponto de fusão de cerca de 1.083 C e uma condutividade térmica muito alta, de modo que a soldagem por fusão retira o calor da junta quase tão rápido quanto uma tocha pode adicioná-lo. As consequências na prática são penetração incompleta, aprisionamento de óxido, porosidade e fissuras na zona afetada pelo calor, e o problema é pior em tubos de parede fina, onde há pouco metal para absorver o calor. A brasagem evita tudo isso mantendo a parede do tubo abaixo do seu ponto de fusão e preenchendo a junta com um metal de adição fundido que é aspirado por ação capilar.
O método também é adequado às condições de serviço de tubos de cobre: equipamentos de troca de calor e condensadores, tubulações de baixa-temperatura em plantas de separação de gás, linhas hidráulicas e de lubrificação que transportam fluido pressurizado e tubulações de água quente e fria doméstica e de refrigeração. O próprio tubo de cobre é especificado pela ASTM B280 para ar condicionado e refrigeração, EN 12735-1 para tubo de refrigeração, ASTM B88 para tubo de água e GB/T 17791 para tubo de ar condicionado, e a junta soldada deve satisfazer os mesmos requisitos de pressão e estanqueidade que o tubo.
Metais de adição e seleção de fluxo
| Articulação | Metal de adição típico | Requisito de fluxo |
|---|---|---|
| Cobre para cobre | cobre-fósforo ou cobre-fósforo-prata | nenhum; o conteúdo de fósforo atua como um fluxo no cobre |
| Cobre para latão ou bronze | prata-fósforo ou liga de brasagem de prata | necessário, a menos que o processo utilize uma atmosfera redutora |
| Cobre para aço ou aço inoxidável | liga de brasagem de prata | obrigatório |
| Alumínio ou liga de alumínio para cobre | não recomendado como junta soldada | use juntas de transição mecânicas ou revestidas |
Os metais de adição são classificados internacionalmente pela ISO 17672 e na China pela GB/T 6418, e a família do cobre-fósforo é o carro-chefe para refrigeração e tubos de água porque flui bem no cobre e não precisa de fluxo separado. As versões-de rolamento prateado melhoram o fluxo e reduzem a temperatura de trabalho, o que é importante quando a junta está próxima de uma sede de válvula, uma vedação de elastômero ou uma conexão-sensível ao calor. Resíduos de fluxo na tubulação de refrigeração são um perigo real, portanto o fluxo deve ser selecionado para o serviço e removido após a brasagem; nitrogênio ou outro gás inerte é purgado através do tubo durante o aquecimento dos circuitos de ar condicionado para evitar incrustações internas de óxido.
Prática Conjunta de Projeto e Aquecimento
Folga: procure uma folga capilar de aproximadamente 0,05 a 0,15 mm nos diâmetros dos tubos em uso normal. Muito apertado e o enchimento não consegue penetrar; muito frouxa e a ação capilar falha e a junta é unida em vez de soldada.
Profundidade de inserção: use uma profundidade de pelo menos o diâmetro do tubo em uma junta de encaixe e mantenha o corte quadrado do tubo e sem rebarbas para que a folga permaneça uniforme em toda a circunferência.
Limpeza: desengordurar e lixar a zona da junta até deixá-la exposta imediatamente antes da montagem; o óxido é a causa mais comum de uma articulação incompleta.
Aquecimento: aqueça o soquete, não a extremidade do tubo, e varra a tocha para que ambas as partes atinjam a temperatura juntas. O enchimento deve ser aspirado pela junta em vez de derretido na superfície pela tocha.
Temperatura: coloque a junta uniformemente acima da faixa de fluxo do metal de adição, mas bem abaixo do ponto de fusão do cobre. O aquecimento desigual deixa um lado frio e o enchimento solidifica antes de atingir o outro lado da junta.
Suporte e alinhamento: como o cobre se expande visivelmente quando aquecido, os acessórios adequados de suporte e alinhamento mantêm a montagem dentro da planicidade e das tolerâncias de passo exigidas para curvas em U e trabalhos múltiplos.
Problemas de processo e como controlá-los
O superaquecimento é a falha mais prejudicial. O cobre oxida fortemente quando a superfície é mantida em alta temperatura por muito tempo, formando incrustações soltas que impedem que o enchimento molhe o metal; o superaquecimento também corrói a parede do tubo e pode produzir fusão local em uma seção fina. Depósitos pretos e fuliginosos e uma superfície áspera da junta são evidências típicas de que a junta estava superaquecida ou carente de gás de proteção.
A falha oposta é o subaquecimento, que se manifesta como penetração incompleta, uma junta parcialmente preenchida ou um cordão de enchimento assentado na superfície em vez de dentro da lacuna. Um mau ajuste-, uma folga superdimensionada ou uma junta que não foi limpa produzem sintomas semelhantes, portanto a ordem do diagnóstico é verificar a folga e a limpeza antes de aumentar a entrada de calor.
A contaminação é a terceira causa comum de problemas. Vestígios de óleo de corte, lubrificante de extração ou resíduos de fluxo podem se decompor na temperatura de brasagem e abrir um caminho de vazamento, e resíduos contendo-cloreto deixados em um circuito de refrigeração ou água potável são um risco de corrosão por si só.
Inspeção e Fornecimento de Conjuntos de Tubos Brasados
As juntas soldadas são inspecionadas por exame visual quanto à formação de filetes e preenchimento da junta, por verificação dimensional da geometria da montagem e por teste de pressão ou vazamento: prova hidrostática da montagem, ou teste pneumático com imersão ou detector eletrônico de vazamento para circuitos de refrigeração. O seccionamento destrutivo de juntas de amostra durante a qualificação do processo mostra se o enchimento penetrou completamente na junta e se estão presentes vazios ou inclusões, e é a maneira mais rápida de confirmar se a folga e as práticas de aquecimento estão corretas antes de um pedido grande ser executado.
O tubo para conjuntos soldados é fornecido cortado no comprimento certo, limpo, tampado e, quando o desenho exigir, na têmpera recozida adequada para dobra. O controle dimensional das extremidades do tubo é mais importante do que o normal no trabalho de brasagem, porque a ovalização e as rebarbas alteram diretamente a folga capilar. Para pedidos de exportação, um conjunto típico de documentação inclui o certificado do material do tubo com número de calor, um registro dimensional e os registros de teste de pressão e vazamento para a montagem final.
Perguntas frequentes
P: Por que a brasagem é preferida à soldagem de tubos de cobre?
R: O cobre conduz o calor para longe da junta muito rapidamente, portanto a soldagem por fusão de tubos de parede fina tende a produzir penetração incompleta, rachaduras e porosidade. A brasagem mantém a parede do tubo abaixo do seu ponto de fusão e preenche a junta por ação capilar, proporcionando uma junta sólida com risco muito menor.
P: Qual metal de adição é usado para juntas de cobre com cobre?
R: Metal de adição de cobre-fósforo ou cobre-fósforo-prata, classificado pela ISO 17672 e GB/T 6418. O teor de fósforo auto-funde a junta no cobre, embora classes de rolamentos de prata-sejam usadas onde uma temperatura de trabalho mais baixa é necessária.
P: Qual folga conjunta deve ser usada?
A: Folga capilar de aproximadamente 0,05 a 0,15 mm para tubos de tamanhos normais. Uma folga mais estreita impede a penetração e uma folga maior anula a ação capilar, portanto a folga é uma das primeiras coisas a verificar quando uma junta vaza.
P: Por que o nitrogênio é purgado através do tubo de refrigeração durante a brasagem?
R: Para manter o oxigênio fora do interior do tubo. Sem purga, o aquecimento forma incrustações internas de óxido que posteriormente bloqueiam os filtros, danificam as válvulas do compressor e contaminam o circuito refrigerante.
P: Como são testadas as juntas soldadas de tubos de cobre?
R: Por inspeção visual do filete e preenchimento da junta, verificações dimensionais e teste de vazamento hidrostático ou pneumático, com seccionamento destrutivo das juntas da amostra durante a qualificação do processo para confirmar a penetração total.
P: O que causa um vazamento em uma junta bem feita?
R: A maioria dos vazamentos vem de óleo ou lubrificante deixado na junta, óxido de metal superaquecido ou resíduo de fluxo que não foi removido. A limpeza antes da montagem e o correto controle do calor evitam quase todos eles.
