Saldatura del Piombo in Idraulica: Tecniche e Materiali

La saldatura è un processo fondamentale in idraulica, essenziale per creare giunzioni resistenti e durature tra i componenti metallici. In particolare, la saldatura del piombo richiede competenze specifiche e l'utilizzo di materiali appropriati. Questo articolo esplora le tecniche e i materiali impiegati nella saldatura del piombo in ambito idraulico.

Cos'è la Saldatura?

È il metallo che viene distribuito allo stato fuso tra i lembi opportunamente preparati (cianfrinatura) dei pezzi da unire. Sono le superfici che in tutta la loro lunghezza sono interessate alla saldatura dei pezzi. È costituito da tutto il metallo, sia quello di base che quello d’apporto, solidificati per raffreddamento, dopo essere stati portati a fusione nella saldatura. Il risultato dell’operazione di saldatura si chiama GIUNTO SALDATO.

Tipi di Saldatura

Esistono diverse tipologie di saldatura, che si distinguono in base al processo di fusione e ai materiali utilizzati:

Saldatura per fusione: Si ha quando il collegamento dei pezzi è ottenuto mediante fusione e successiva solidificazione dei lembi con o senza interposizione di metallo d’apporto. Si ottiene quando il materiale di base fonde e prende parte alla composizione del giunto.
Saldatura per pressione: Si ha quando il collegamento dei pezzi è ottenuto esercitando una pressione meccanica sui pezzi da unire. L’azione della pressione deve essere combinata col calore necessario per far raggiungere ai pezzi lo stato pastoso, generalmente senza impiego di metallo d’apporto.
Brasatura: Si ottiene quando il materiale base non fonde e non prende parte alla composizione del giunto che è formato dal solo materiale d’apporto, sempre presente, diverso dal materiale base e con temperatura di fusione inferiore.

Il metallo base è diverso da quello d’apporto. E quando i lembi dei pezzi vengono preparati con cianfrinature. quando i pezzi da saldare sono semplicemente appoggiati l’uno sull’altro: lo spazio capillare che rimane tra i due viene riempito dal metallo d’apporto fuso.

Saldabilità dei Materiali

Un materiale viene definito “saldabile“ quando si presta a realizzare delle strutture con una certa continuità metallica. La saldabilità è, dunque, una proprietà condizionata dalle caratteristiche finali che il giunto saldato deve avere. Attitudine dei metalli a saldarsi.

Per valutare la saldabilità di un metallo base, è importante considerare alcuni fattori chiave.

Gli acciai al carbonio basso legati, a cui ci si riferisce comunemente con il termine “ferro”, sono altamente saldabili. Questi acciai hanno un contenuto di carbonio relativamente basso, il che li rende meno sensibili alla formazione di difetti durante il processo di saldatura.

Gli Acciai inox, noti anche come acciai inossidabili, sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni che richiedono resistenza alla corrosione (per esempio, nel settore alimentare, chimico, farmaceutico, ospedaliero, odontoiatrico e industriale). La loro saldabilità può variare a seconda della lega specifica.

Il Rame è noto per la sua eccellente conducibilità termica ed elettrica. Dal punto di vista della saldabilità, questo metallo è considerato altamente saldabile grazie alla bassa temperatura di fusione e all’elevata conduttività termica.

Il Nichel è spesso utilizzato in leghe per applicazioni resistenti alle alte temperature e alla corrosione. Le leghe di Nichel, come l’Inconel e il Monel, sono comunemente utilizzate e ben note per la loro saldabilità.

Il Titanio è un metallo leggero con eccellenti proprietà di resistenza alla corrosione. La saldatura del Titanio richiede attenzione particolare a causa della tendenza del metallo a reagire con l’ossigeno, l’azoto e altri elementi presenti nell’atmosfera.

L’Alluminio è un metallo leggero ampiamente utilizzato in diversi settori, oltre all’automotive (per esempio nelle strutture edilizie, macchinari industriali, carter, componentistica idraulica ed elettrica). Dal punto di vista della saldabilità, esso presenta alcune sfide specifiche. Questo metallo, infatti, a causa dell’alto coefficiente di dilatazione termica e della buona conducibilità termica, richiede una gestione attenta delle temperature durante il processo di saldatura. Inoltre, l’Alluminio tende a formare un ossido resistente che rimane incluso nel bagno rendendo difettosa la saldatura.

La Saldatura del Piombo: Un Caso Particolare

La saldatura dei tubi di scarico in piombo è un’operazione delicata, che richiede esperienza e competenze verticali. Saldare i tubi di piombo infatti significa prolungare la vita dei tubi, evitando la necessità di sostituzioni frequenti. In più viene garantita una tenuta stagna, sigillando completamente ogni foro: in questo modo un tubo di scarico ben saldato è un tubo sicuro, con un basso rischio di rotture e danni strutturali.

Per prima cosa puliamo e prepariamo la superficie del tubo così da garantire una saldatura perfetta.I nostri tecnici esperti e dotati di ogni certificazione del settore, utilizzano tecniche di saldatura a stagno al 33% per assicurare giunti resistenti e duraturi.

Procedimenti di Saldatura a Gas

La saldatura a gas utilizza come sorgente di calore una fiamma ottenuta dalla unione di un gas con l’ossigeno. Questo tipo di saldatura utilizza come sorgente di calore la fiamma ottenuta dalla combustione dell’acetilene con l’ossigeno. La fiamma viene prodotta all’estremità di un cannello nel quale i due gas si combinano in opportuni rapporti ottimali, tali da produrre la cosiddetta FIAMMA NEUTRA.

Il procedimento ossiacetilenico è prettamente manuale : il saldatore tiene in mano il cannello indirizzando la fiamma verso il giunto e nell’altra il materiale di apporto. Dato che le temperature di fusione dei due materiali sono molto diverse ( il materiale di apporto è solitamente una lega basso fondente a base di argento o ottone ) , il materiale base non fonde ma viene solo scaldato , mentre quello di apporto , fondendo , va ad occupare gli spazi intermetallici creando una struttura compatta ( diffusione capillare ).

La Fiamma Ossiacetilenica

Una prima zona è quella immediatamente adiacente all’ugello del cannello; qui avviene la prima combustione detta combustione primaria. L’acetilene reagisce con l’ossigeno fornito dalla bombola e forma monossido di carbonio e idrogeno che, in questa fase, non partecipa ad alcuna reazione. In questa prima reazione, a causa della insufficiente quantità di ossigeno che esce dal cannello, non avviene la completa combustione dell’acetilene, e la reazione esotermica fornisce circa un terzo del calore totale generato dalla combustione completa dell’acetilene.

La combustione completa avviene nelle immediate vicinanze del dardo grazie all’ossigeno che circonda la fiamma stessa determinando una combustione secondaria che evidenzia una nuova zona della fiamma denominata zona riducente; qui il monossido di carbonio liberato dall’acetilene reagisce di nuovo con l’ossigeno, che questa volta deriva dall’ambiente circostante, per formare anidride carbonica mentre l’idrogeno, anch’esso liberato nel primo stadio, reagisce con l’ossigeno atmosferico per formare acqua. Anche queste reazioni sono esotermiche e sono responsabili dei due terzi del calore totale generato dalla combustione completa dell’acetilene.

Altri Tipi di Saldatura a Gas

Saldatura ossidrica: usa una fiamma ottenuta dalla combustione dell’ossigeno con l’idrogeno. La temperatura della fiamma ( 2465°C ) è sostanzialmente più bassa di quella di una fiamma ossiacetilenica e di conseguenza tale procedimento viene impiegato per la saldatura di metalli a basso punto di fusione.
Saldatura ossibenzina: Usa una fiamma ottenuta dalla combustione dell’ossigeno con benzina.

Saldatura ad Arco Elettrico

Il calore per la fusione nella zona di saldatura è ottenuto mediante l’arco elettrico che scocca tra un elettrodo metallico e il metallo base. Per arco elettrico, o voltaico, si intende il passaggio di corrente attraverso un gas (es. aria) tra due poli ravvicinati di un circuito elettrico (elettrodi).

I due elettrodi dapprima sono ravvicinati fino a permettere il passaggio di corrente. Il calore è prodotto da un arco elettrico che scocca tra un elettrodo metallico e il metallo base. La corrente fluisce sotto forma di scariche elettriche molto luminose e sviluppa un fortissimo calore sugli elettrodi ( ~ 4000 °C) tale da fondere qualsiasi metallo.

L’arco elettrico scocca tra un elettrodo di metallo ad alimentazione continua ed il materiale di base. Il calore sprigionato dall’arco elettrico, è mantenuto tra l’estremità di un elettrodo rivestito e la superficie del metallo base. L’elettrodo consiste in un nucleo di metallo solido ricoperto da un rivestimento di materiale antiossidante e metallico che ha lo scopo di proteggere il bagno fuso dall’atmosfera.

La composizione e la natura dell’elettrodo sono caratteristiche fondamentali. L’ossigeno dell’aria tende facilmente a combinarsi con i metalli, dando origine agli ossidi.

L’operazione di saldatura avviene quando l’elettrodo si trova alla distanza giusta dal pezzo da saldare per far scoccare l’arco elettrico. In questo modo si ha la fusione del metallo di cui è costituito l’elettrodo, del suo rivestimento e del pezzo (o dei pezzi) da saldare. L’insieme di questi materiali fusi viene chiamato “bagno di saldatura” ed è il saldatore che lo gestisce, spostando la pinza portaelettrodo, a mano. Quando ha finito, deve asportare la crosta formatasi sopra alla saldatura che in temine tecnico si definisce “scoria”. La scoria ha un compito ben preciso: deve proteggere il metallo durante il raffreddamento.

Caratteristiche della Saldatura ad Arco

Può essere utilizzata praticamente per saldare tutti i materiali, ad eccezione di quelli che fondono a basse temperature come: piombo, zinco e stagno. Sono esclusi anche i materiali che reagiscono con l’ossigeno e i metalli refrattari.

Saldatura ad Arco Sommerso

L’arco elettrico è generato fra l’elettrodo ed il pezzo. La zona fusa dell’arco è “sommersa” da un flusso granulare fusibile. Il flusso stabilizza l’arco e protegge il materiale fuso dall’atmosfera. In questo procedimento l’arco elettrico scocca tra un elettrodo fusibile ed il metallo base mantenuto sotto protezione di un flusso granulare. Tale flusso alimentato da una tramoggia, cade immediatamente davanti al punto da saldare e ricopre i lembi in modo tale che l’arco avanzando ne risulti sempre protetto. Il materiale d’apporto è u filo nudo che funge anche da elettrodo e viene fatto avanzare con un dispositivo automatico. I vantaggi di tale procedimento sono la grande penetrazione e conseguentemente una velocità di esecuzione più elevata ed un minor numero di passate nella saldatura di forti spessori.

Saldatura TIG (Tungsten Inert Gas)

L’arco, che scocca tra l’elettrodo e il metallo base, è protetto dal gas (ARGON, O ELIO, o una miscela dei due gas) che fuoriesce dalla pistola, dalla cui estremità sporge l’elettrodo. L’ARCO viene acceso da una scintilla pilota che provocando la ionizzazione del gas protettivo, lo rende conduttore.

Per l’alta temperatura di fusione del tungsteno, l’elettrodo non fonde (SALDATURA CON ELETTRODO INFUSIBILE) per cui non prende parte al processo di fusione. Il METALLO D’APPORTO presente se lo spessore dei pezzi è maggiore di circa 1 mm, viene immesso nella zona dell’arco elettrico e fondendo andrà a costituire il cordone di saldatura.

La saldatura TIG permette di ottenere saldature di elevata qualità su quasi tutti i materiali, ad eccezione dei bassofondenti: stagno, piombo, zinco. È particolarmente adatta per le leghe di alluminio, di magnesio e dei materiali reattivi come titanio e zirconio. È molto utilizzata per la saldatura di spessori sottili.

Saldatura MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas)

I nomi derivano dagli acronimi “Metal Inert Gas” e “Metal Active Gas”. Il processo di saldatura MIG e MAG (o A FILO CONTINUO) è molto simile a quello TIG: da esso differisce soprattutto per il fatto di avere un elettrodo fusibile, sotto forma di filo, che costituisce così anche il metallo d’apporto.

La saldatura MAG si utilizza per la saldatura di acciai dolci (basso tenore di carbonio) per l’economicità del gas che utilizza. Per contro le macchine sono costose, meno portatili e più complesse. Dalla pinza porta elettrodo chiamata pistole esce in modo continuo il filo elettrodo spinto da un motorino a velocità costante. L’arco scocca tra l’estremità del filo ed il metallo base, mentre dalla corrente della pistola fluisce una corrente di gas che crea nella zona d’arco un’atmosfera protettiva.

Risanamento Tubi di Piombo

Lo scarico della cucina in piombo perde? Mediante il risanamento è possibile riparare la perdita dello scarico in piombo senza rompere, in modo non distruttivo, senza danneggiare le tue pareti e senza opere murarie. Lo scarico è quotidianamente sottoposto a sollecitazioni che provocano danneggiamenti e corrosioni delle pareti del tubo causando delle perdite.

Il piombo è considerato un materiale altamente nocivo che necessita di essere manipolato con molta attenzione e precisione per evitare il disperdersi di spore dannose alla salute. Pertanto, si consiglia sempre di evitare qualunque tipo di sostituzione in caso di rotture e di perdite dei tubi di piombo. Come hai capito, sostituire il tubo di piombo è altamente sconsigliato.

La telecamera permette di visionare lo scarico di piombo ed eventualmente individuare imperfezioni, perdite, fori. È frequente che il problema sia da rintracciare nelle saldature non a tenuta.

Il risanamento di un tubo di piombo viene eseguito mediante l’utilizzo di apposite resine che vengono applicate alla parete interna dello scarico. Senza rompere! La forza del risanamento risiede nella possibilità di eseguire l’intervento nello scarico di piombo senza rompere e senza intaccare le opere murarie. Il costo è da valutarsi in fase di sopralluogo. È indubbio che il costo sia nettamente inferiore rispetto alla scelta di rompere casa e sostituire il tubo di piombo.

Giunzioni per Tubi di Piombo

Le giunzioni usate sui tubi di piombo variano secondo le sollecitazioni a cui sono destinate, ad esempio, sulle tubazioni d’acqua di scarico, del gas, di sfiato, ecc. Per le giunzioni sulle tubazioni in piombo del gas, viene utilizzato il cannello per saldare del tipo a lampada, mediante il quale, dopo che il piombo è stato pulito e trattato con il reagente, viene fusa la lega saldante nello spazio anulare.

Sulle tubazioni di scarico, di sfiato e di troppopieno vengono talvolta eseguite giunzioni con saldatura a corona.Saldature a stagno dei giunti: La lega usata per queste saldature è nota come lega a stagno, illustrata nelle tabelle Leghe per saldatura e reagenti per saldare.

Si può saldare in due modi: con la lampada e con il crogiuolo portatile. I relativi vantaggi e svantaggi sono molto dibattuti.Saldature con la lampada: Questo metodo ha ormai quasi soppiantato quello del crogiuolo, essendo il più facile per saldare e modellare un giunto. La lampada, inoltre, è particolarmente adatta per i lavori di riparazione in cui i giunti devono essere eseguiti in posizioni difficili.

Per i lavori in serie al banco, il metodo con il crogiuolo è più rapido di quello con la lampada. L’apprendista dovrebbe esercitarsi per eseguirlo con la maggiore velocità e precisione possibili.

Preparazione delle Giunzioni

Tagliare il tubo della lunghezza necessaria e squadrare le estremità in modo che combacino esattamente
Raschiare lo spessore a filo tagliente irregolare
Aprire un bicchiere con un cono e raschiare l’estremità a filo tagliente irregolare
Segnare le estremità con gesso per riportare la tracciatura
Segnare sul tubo la tracciatura dell’introduzione con un compasso a punte fisse
Incastrare saldamente le due estremità e applicare la stearina

Giunto di Diramazione ad Angolo Retto

Tagliare il tubo di derivazione della lunghezza desiderata
Squadrare l’estremità e raschiare a filo tagliente irregolare
Segnare col gesso il tubo e tracciarlo con la piastra e il compasso
Pulire le estremità, applicare la stearina e incastrare saldamente i tubi

Giunti Particolari

Giunto ad angolo chiuso o aperto: Un giunto di diramazione ad angolo chiuso o aperto, usato su tubazioni di scarico, di sfiato, per le colonne di scarico delle acque nere. Questo tipo di giunto previene il bloccaggio provocato dallo spostamento in direzione della corrente. La preparazione del giunto è la stessa che per la diramazione ad angolo retto, ma la linea centrale per tracciare parte dal punto A.
Ciabatta di bloccaggio: Una ciabatta di bloccaggio usata per sostenere le tubazioni di scarico della colonna delle acque nere, che passa attraverso un piano della casa oppure in una tagliola.
Giunto a cerniera: Un giunto a cerniera da usarsi in uno spazio limitato.

Giunzioni per Tubi di Rame

Esistono vari modi per eseguire le giunzioni dei tubi di rame. La scelta dipende dal diametro, dalla funzione del tubo e dai regolamenti comunali.

Per tubi verticali di diametro fino a 51 mm, i metodi sono:

Raccordi a compressione smontabili
Raccordi a compressione non smontabili
Raccordi capillari
Raccordi saldati ad argento

Per i tubi oltre i 51 mm di diametro è normalmente usata la saldatura a bronzo.

Raccordi a Compressione Smontabili

Con questo metodo, per eseguire una giunzione occorre smontare l’estremità del tubo. Il giunto si esegue con l’ausilio di un utensile speciale per fare i bordi. L’utensile è inserito nell’estremità del tubo, ricavandovi un bordo. Stringendo il raccordo, quest’ultimo si appoggia al bordo formando un giunto a tenuta tra metallo e metallo, e in questo caso non è necessaria alcuna guarnizione.

Raccordi a Compressione Non Smontabili

Con questo tipo di giunto, l’estremità del tubo non viene rimossa e quindi non occorre una sua particolare preparazione. Esso consta di un cono di rame a compressione. Avvitando il dado esagonale, il cono di rame viene incuneato tra il nipplo (o raccordo filettato) e il dado, creando così una giunzione a tenuta perfetta tra metallo e metallo.

Raccordi Capillari

Per eseguire una giunzione, si lascia scorrere per capillarità la lega saldante tra il tubo e il raccordo. Il giunto risulta molto più pulito rispetto a quello a compressione. Un giunto tipo Yorkshire, in cui la quantità di lega necessaria per la saldatura è contenuta in una scanalatura lavorata a macchina all’interno del raccordo. Per fare la giunzione, l’interno del raccordo e l’esterno del tubo vengono puliti con lana d’acciaio oppure con carta vetrata. Dopo l’applicazione del reagente adatto sulle superfici pulite, l’estremità del tubo viene inserita nel raccordo e si riscalda con una lampada per saldare. Dopo un breve riscaldamento, la lega saldante fonde e scorre intorno allo spazio anulare, formando una giunzione a perfetta tenuta.

Raccordi Saldati ad Argento

Per fare questa giunzione, un’estremità del tubo viene dilatata con un allargatubi per ottenere un bicchiere, in modo che l’altra estremità liscia vi si incastri strettamente. Dopo che l’estremità liscia è stata inserita nel bicchiere, si riscalda il giunto con un cannello da saldatura. Quando il rame raggiunge il colore rosso cupo, si applica la lega d’argento al bordo del bicchiere. La lega entra nello spazio anulare, riempiendolo fino alla sommità e formando in tal modo il giunto, detto appunto “giunto a bicchiere”.

Nota Bene: Le leghe per la saldatura ad argento, sviluppate recentemente, non necessitano dell’uso di reagenti per la loro applicazione.

Giunzioni su Tubazioni di Acciaio Dolce

I tubi di acciaio dolce o di ferro possono essere raccordati in uno dei seguenti modi:

Giunti avvitati con raccordi speciali
Giunti a saldatura autogena
Giunti a flangia

Giunti Avvitati con Raccordi Speciali

Sono i più comuni e vengono usati per tubi di qualsiasi diametro. Dopo aver tagliato il tubo alla lunghezza desiderata, si esegue una filettatura conica lunga abbastanza da essere contenuta nel raccordo. La filettatura non dovrebbe avere i filetti troppo profondi, altrimenti ne risulta un giunto debole.

Si avvolge la canapa intrecciata attorno alla filettatura in senso orario e, dopo aver applicato con una spazzola grafite, minio oppure un adeguato mastice per giunzioni (ad esempio, manganesite), si avvita la filettatura nel raccordo, o viceversa, stringendo con una chiave Stillson (detta, in gergo, anche pappagallo). La canapa e il materiale di giunzione entrano nella filettatura assicurando una perfetta tenuta.

Raccordi a Saldatura Autogena

Si tratta della vera e propria saldatura dei tubi. La bacchetta di apporto e il tubo sono dello stesso materiale e sono fusi insieme per formare la saldatura. Questo metodo di giunzione viene generalmente utilizzato su tubi di 32 mm di diametro e oltre, ma è difficile fare modifiche quando l’installazione è completata.

Durante l’esecuzione del giunto è essenziale ottenere una buona penetrazione e un rinforzo mediante un bordo sull’esterno del tubo.

Giunti a Flangia

È un metodo eccellente per raccordare tubi di grande diametro, ad esempio nelle centrali termiche, dove sussiste la necessità di un facile smontaggio; oppure per tubazioni di acqua o di vapore ad alta pressione. Le flange possono essere in acciaio forgiato o in ghisa malleabile e possono essere avvitate all’estremità del tubo. L’anello di tenuta, o guarnizione, può essere in ottone o, più comunemente, in lastra di amiantite.

Giunzioni su Tubi in Ghisa per Scarico, Sfiato e Colonne Acque Nere

Il metodo con il quale raccordare i tubi di scarico di ghisa dipende dall’uso cui è adibito il tubo. Generalmente i materiali di giunzione sono: piombo, cemento e sabbia, Philplug, mastice al minio, cemento di scoria. Tuttavia, qualsiasi materiale si usi deve essere ben cianfrinato dentro il bicchiere del tubo.

Per la colonna di scarico delle acque nere si usa generalmente il piombo, mentre per le tubazioni di scarico che portano acqua calda e fredda, e perciò si dilatano e si contraggono continuamente, si usano generalmente minio, cemento e sabbia oppure cemento di scoria, poiché questi materiali subiscono approssimativamente la medesima dilatazione della ghisa.

Si cianfrina bene 1/3 del bicchiere con una guarnizione, per allineare il tubo e per impedire che il materiale di giunzione passi nel tubo.Si colloca un anello di argilla di circa 13 mm in fondo al bicchiere, nel quale si versa poi del piombo fuso finché non è a livello con la cima dell’anello di argilla; in alternativa, si può usare un supporto a graffa flessibile.Si lascia raffreddare e solidificare il piombo, poi lo si cianfrina bene, lasciando un bisello sulla cima del bicchiere.

Giunto tra Tubo di Piombo e Tubo di Ghisa

Si applica una ghiera di ottone fuso sull’estremità del tubo di piombo, il cui bordo viene rivoltato sopra l’estremità della ghiera, la quale impedisce che il tubo resti danneggiato durante la cianfrinatura.Si fa un giunto saldato fra il tubo di piombo e la ghiera di ottone; poi si inserisce il tubo nel bicchiere di quello di ghisa e il giunto viene fatto con piombo cianfrinato e guarnizione, come descritto per il giunto fra tubi di ghisa.

Ancoraggio di Tubi in Ghisa

Bisogna fare molta attenzione affinché i tubi, una volta fissati, siano ben allineati, altrimenti la tubazione avrà un aspetto molto sgradevole. L’ancoraggio viene eseguito come segue:Con un filo a piombo si traccia una linea (per eseguire questa operazione si impolvera abbondantemente di gesso il filo a piombo, poi lo si fa pendere dal punto più alto sopra il centro del collare di ancoraggio; quindi, tenendolo teso, lo si pizzica.

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