Portée de l'ASTM B88 et de la qualité C11000
ASTM B88 est la spécification pour les tubes d'eau en cuivre sans soudure utilisés dans les services de plomberie, de chauffage et d'eau en général. Elle définit les trois familles d'épaisseurs de paroi dites Type K, L et M, les trois états normalement fournis, les tolérances dimensionnelles et les essais mécaniques et d'étanchéité auxquels le tube fini doit satisfaire. Le document ASME SB88 correspondant est appliqué aux travaux sur les équipements sous pression et les services du bâtiment.
Le cuivre électrolytique à brai résistant C11000 présente un degré de pureté minimum de 99,90 % avec une conductivité électrique d'environ 100 % IACS et une conductivité thermique d'environ 394 W/(m·K). Les tubes fabriqués à partir de cette qualité sont commandés pour les échangeurs de chaleur, les condenseurs, les radiateurs, les serpentins de refroidissement et les services d'eau où un transfert thermique élevé et un comportement stable à la corrosion sont requis. La qualité désoxydée C12200, qui contient 0.015 - 0.040 % de phosphore, est spécifiée à la place lorsque les joints doivent être brasés ou soudés.
Composition et propriétés physiques
| Article | Valeur |
|---|---|
| Cuivre et argent | 99,90 % minimum |
| Oxygène | 0.02 - 0.04 % typique, contrôlé |
| Phosphore | Non précisé dans le grade ETP |
| Densité | 8,94 g/cm³ |
| Point de fusion | 1 083 degrés |
| Conductivité thermique | 394 W/(m·K) |
| Conductivité électrique | 100 % SIGC nominal |
| Module d'élasticité | environ 117 GPa |
De petites traces de phosphore déplacent la qualité vers C12000 ou C12200, et ces matériaux désoxydés constituent le bon choix chaque fois qu'un joint voit une flamme. La mention d'une gamme de phosphore sur une commande de C11000 est le signe que le grade a été confondu avec la famille des phosphorés.
Caractères et familles dimensionnelles
| Caractère | Désignation | Condition | Utilisation typique |
|---|---|---|---|
| Recuit doux | O60 | Entièrement recuit | Bobines, lignes enterrées, virages serrés |
| Lumière dessinée | H55 | Partiellement durci | Plomberie générale et chauffage |
| Dur dessiné | H58 | Étiré, non recuit | Conduites droites, tuyauterie apparente, coques d'échangeur thermique |
| Taille nominale, en | Diamètre extérieur, mm | Mur de type K, mm | Mur de type L, mm | Mur de type M, mm |
|---|---|---|---|---|
| 3/8 | 12.70 | 1.24 | 0.89 | 0.64 |
| 1/2 | 15.88 | 1.24 | 1.02 | 0.71 |
| 3/4 | 22.23 | 1.65 | 1.14 | 0.81 |
| 1 | 28.58 | 1.65 | 1.27 | 0.89 |
| 1 1/4 | 34.93 | 1.65 | 1.40 | 1.07 |
| 1 1/2 | 41.28 | 1.83 | 1.52 | 1.24 |
| 2 | 53.98 | 2.11 | 1.78 | 1.47 |
Le type K est le mur épais utilisé pour les services souterrains et enterrés, le type L est le mur standard pour la plomberie domestique et commerciale et pour la plupart des travaux de transfert de chaleur, et le type M est la paroi mince utilisée pour les drains et les évents basse pression. Les tailles nominales font référence à la désignation commerciale plutôt qu'à l'alésage réel, de sorte que le tube est toujours sélectionné en fonction de son diamètre extérieur et de son type.
Performances de l’échangeur de chaleur et du système de refroidissement
La conductivité thermique du cuivre est environ vingt-cinq fois supérieure à celle de l'acier inoxydable. Un faisceau de cuivre transfère donc la chaleur avec une surface beaucoup plus petite et une différence de température beaucoup plus petite entre les deux fluides. Cette efficacité explique l’utilisation continue du cuivre dans les refroidisseurs, les condenseurs, les ventilo-convecteurs, les radiateurs et les refroidisseurs industriels. Les avantages supplémentaires incluent une faible chute de pression grâce à l'alésage lisse, l'absence de piqûres qui affectent certaines qualités d'acier inoxydable dans l'eau chlorée et le comportement anti-microbien des surfaces en cuivre dans les systèmes d'eau potable et de traitement.
Les conditions côté eau déterminent davantage la durée de vie que le tube lui-même. Les vitesses de conception dans l'eau de refroidissement propre sont généralement maintenues entre environ 1,5 m/s et 2,5 m/s pour maintenir l'alésage propre sans provoquer d'érosion. Le sable en suspension, l'air entraîné, les dépôts et les condensats contenant de l'ammoniac- provoquent tous une attaque accélérée, et le programme de traitement de l'eau doit être revu avant que le matériau ne soit réparé.
Résistance à la corrosion et limites de service
Excellente résistance à la corrosion atmosphérique, à la corrosion des sols et à la plupart des eaux naturelles.
Immunisé contre la fissuration par corrosion due au chlorure- et contre la fissuration saisonnière observée dans les laitons.
Ne convient pas pour l'ammoniac, les amines, l'acétylène, le mercure ou les acides fortement oxydants.
Sensible à la fragilisation par l'hydrogène lorsqu'il est chauffé au-dessus d'environ 370 degrés dans une atmosphère réductrice.
Noble dans la série galvanique, le contact avec l'acier doit donc être rompu par un raccord diélectrique.
Fabrication, assemblage et tests
Le tube est coupé avec une fraise rotative ou une scie à dents fines, alésé et ébavuré, puis plié sur une cintreuse adaptée à l'état. Le tube recuit doux se plie à la main pour les petites tailles ; Le tube étiré dur nécessite un mandrin et un rayon généreux. L'assemblage se fait par brasage capillaire, raccords à sertir, évasement, brasage à l'argent ou, plus rarement, soudage avec du métal d'apport désoxydé. Les résidus de flux sont éliminés après le brasage car ils attaquent le métal en présence d'humidité. Les systèmes sont testés sous pression avec de l'eau ou de l'azote sec, et les faisceaux d'échangeurs de chaleur sont en outre vérifiés pour vérifier l'étanchéité des joints entre les tubes-et-la plaque tubulaire.
Inspection et documentation
Les tests d'acceptation couvrent les dimensions, l'épaisseur de la paroi, la rectitude, l'état, la finition de surface et la solidité interne, avec un examen par courants de Foucault utilisé pour détecter les défauts des parois et des tests hydrostatiques pour prouver l'étanchéité à la pression. La taille des grains est vérifiée sur un tube recuit qui sera expansé en une plaque tubulaire. Un certificat d'essai en usine selon EN 10204 3.1 accompagne chaque chaleur, et une inspection par un tiers peut être organisée lorsqu'un projet l'exige.
FAQ
Q : Puis-je utiliser le tube B88 dans un échangeur de chaleur ?
Oui. Les exigences en matière de dimensions et de température s'appliquent directement aux équipements de transfert de chaleur refroidis à l'eau-, et le tube C11000 de la famille de parois C12200 est régulièrement utilisé pour les condenseurs, les refroidisseurs et les refroidisseurs.
Q : Quel type doit être utilisé sous terre ?
Le type K est le bon choix pour les services enterrés car sa paroi plus lourde offre une plus grande tolérance à la corrosion. Le type L est utilisé pour la distribution hors sol-et le type M pour les drains et les évents basse pression.
Q : Le brasage est-il possible sur le tube C11000 ?
Le brasage est possible mais l'oxygène présent dans la nuance la rend plus sensible à l'hydrogène à haute température. Les joints du C11000 doivent être réalisés avec de la soudure tendre ou des raccords mécaniques, ou les spécifications doivent être modifiées pour une qualité désoxydée.
Q : Qu'est-ce qui cause la défaillance d'un tube en cuivre dans un système de refroidissement ?
Les causes habituelles sont l'érosion due à une vitesse excessive, l'impact de l'air ou du sable entraîné, la corrosion sous-dépôt due à l'encrassement et l'attaque par l'ammoniac ou des produits chimiques agressifs pour le traitement de l'eau. Les dommages mécaniques lors de l’installation sont une autre cause fondamentale courante.
Q : Le tube en cuivre a-t-il besoin d’un revêtement protecteur ?
Aucun revêtement n’est nécessaire pour un service normal dans l’eau et dans l’atmosphère. Un revêtement ou un emballage est utilisé lorsque le tube est enfoui dans un sol agressif ou installé dans une atmosphère industrielle très polluée.
Q : Quelle épaisseur de paroi doit être spécifiée ?
Le mur est sélectionné à partir de la pression de conception, de la température et de la tolérance à la corrosion requise par le service. Le mur de type L est le point de départ normal pour les travaux de transfert de chaleur, le mur de type K où les tolérances à l'érosion ou à la corrosion sont plus importantes.
