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1 J-M R. D-BTP
LE TUBE CUIVRE
2006
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Les principales propriétés physiques du cuivre
Les principales caractéristiques du cuivre
Les tubes cuivre
Classification électrochimique
Normalisation
Tube cuivre recuit
Le cintrage
Découpe
Brasage
Les raccords
Tube cuivre pré-isolé
Brasage tendre
Façonnage d’une baïonnette
Façonnage d’une cuillère
Brasage fort
Façonnage d’un coude 90°
Façonnage d’un chapeau de gendarme
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Les principales caractéristiques du cuivre
29e élément du tableau périodique des éléments
Métal de teinte rouge caractéristique
Seul métal naturellement coloré avec l'or
Meilleur conducteur électrique et thermique après
l'argent
Présent dans les organismes vivants de 1 à 10
milligrammes par kg
Température de fusion : 1 084,5 °C
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Les principales propriétés physiques du cuivre
•Numéro atomique 29
•Masse atomique 63,546 g (69,17 % d'isotope 63 et 30,83 % d'isotope 65)
•Densité moyenne 8,92
•Coefficient de dilatation thermique linéaire moyen entre
20 et 100 °C : 16,8.10-6/°C
•Température d'ébullition 2 578 °C
•Capacité thermique massique à 20 °C : 385 J/(kg.K)
•Masse volumique à 20 °C : 8,94 (kg/dm3)
•Conductivité thermique à 20 °C (W/(m.K)) : 328
•Conductivité électrique à 20 °C (% IACS) : 70 à 90 (variable en fonction
de la teneur en phosphore)
•Résistivité électrique à 20 °C (10-8 W.m) : 2,2
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Les tubes cuivre 1/2
Les tubes
Une large gamme, conforme à la nouvelle norme
européenne NF EN 1057 de décembre 1996, couvre
tous les besoins des installateurs :
26 diamètres de 6 à 267 mm
12 épaisseurs de 0,5 à 3 mm
3 états de livraison : recuit (R 220), demi-dur (R
250) et dur (R 290)
3 états de surface extérieure : nus, gainés, isolés
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Le cuivre se dilate peu sous l'effet de la température.
Il se dilate 7 fois moins que les matières plastiques et son coefficient
de dilatation est pratiquement le même que celui du béton.
Les tubes cuivre 2/2
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Classification électrochimique 1/2
Les contacts entre différents métaux en présence d'eau sont parmi les principaux
problèmes à éviter lors de la mise en œuvre d'une installation sanitaire ou de
chauffage central.
La corrosion galvanique correspond à la
corrosion d'un métal mis en contact avec un
autre métal "plus noble", en présence d'un
électrolyte.
Par un phénomène d'électrolyse, il y a
dissolution du métal le moins noble, qui joue
alors le rôle d'anode, tandis que le métal le
plus noble, qui, lui, joue le rôle de cathode, ne
subit aucune transformation.
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Classification électrochimique 2/2
On a coutume de classer les métaux par ordre décroissant de tendance à se
corroder. Cette "noblesse électrochimique" est établie sous la forme d'une
échelle (échelle de Nernst) qui permet de comparer le comportement des
métaux entre eux lorsqu'on les met en contact deux par deux.
A travers cette échelle, on peut constater que,
mis à part les métaux précieux auxquels on
peut ajouter le carbone, le cuivre se trouve être
le plus noble de tous les métaux usuels.
Il est ainsi à l'abri de la corrosion galvanique.
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Normalisation 1/4
Les tubes et raccords en cuivre font l'objet de normes européennes dont les
références sont les suivantes
- Norme européenne tubes de cuivre
NF EN 1057, indice de classement A 51-120 - Décembre 1996
Cuivre et alliages de cuivre
Tubes ronds sans soudure en cuivre pour l'eau et le gaz dans les
applications sanitaires et de chauffage.
- Norme française tubes ronds en cuivre NFA 51-121 - Décembre 1988
Tubes ronds en cuivre revêtus d'une gaine réalisée en matériau
thermoplastique à structure non expansée et non alvéolaire.
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Normalisation 2/4
Norme européenne raccords en cuivre
NF EN 1254, indice de classement E 29591-1 à E 29591-5 - Avril
1998
Cuivre et alliages de cuivre : raccords
Partie 1 : raccords à braser par capillarité pour tubes en cuivre
Partie 2 : raccords à compression pour tubes en cuivre
Partie 3 : raccords à compression pour tuyaux en plastique
Partie 4 : raccords combinant des assemblages par capillarité ou par
compression à d'autres types d'assemblage
Partie 5 : raccords à emboîture courte pour brasure
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Normalisation 3/4
Marquage
Les tubes de cuivre
bénéficiant du droit d'usage de
la marque NF doivent faire
l'objet d'un marquage gravé
sur les tubes tous les 60 cm. Les informations suivantes
doivent y figurer dans l'ordre
indiqué :
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Normalisation 4/4
logo Le logo de la marque NF
XX Le nom du fabricant en toutes lettres ou son sigle officiel
XX Le code de deux chiffres attribué par l'AFNOR à chaque
usine
FR Le code du pays d'origine
12 x 1 Le diamètre extérieur x l'épaisseur (en mm)
EN 1057 La référence de la norme européenne
Clt A 51-
120
L'indice de classement de la norme dans le catalogue
AFNOR
97 L'année de fabrication désignée par ses deux derniers
chiffres
III Le trimestre de fabrication en chiffres romains
XX La marque commerciale du titulaire du droit d'usage
(facultatif)
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Tube cuivre recuit
Afin d'effectuer plus facilement des opérations de façonnage du tube, il est
parfois nécessaire de procéder à une opération de recuit sur les tubes
écrouis
Méthode préconisée : Pour rendre leur malléabilité aux tubes, il est
nécessaire de les chauffer jusqu'à obtenir un début de couleur « rouge
sombre ». L'opération de recuit résulte d'un compromis entre la température
et la durée.
Plus la température de recuit est basse, plus le temps de maintien à cette
température doit être élevé.
Remarque :
Un maintien trop prolongé à la température de recuit « rouge sombre »
risque de rendre le cuivre poreux ou cassant - grossissement intempestif du
grain - sans qu'il soit possible de le ramener à son état premier.
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Le cintrage
Les paramètres de cintrage des tubes de cuivre :
Etat
Diamètre
extérieur
(mm)
Rayon de cintrage * Mode de cintrage
Tube recuit en
couronnes 22 7 fois le diamètre extérieur à la main
Tube recuit en
couronnes 22
3 à 4 fois le diamètre
extérieur
pince à cintrer
cintreuse d'établi
Tube écroui en
longueur droite > 22
3,5 à 4 fois le diamètre
extérieur
cintreuse d'établi
machine à cintrer avec mandrin intérieur
Tube écroui en
longueur droite > 22
3 à 3,5 fois le diamètre
extérieur
machine à cintrer avec mandrin intérieur et recuit
préalable
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Les raccords 1/7
Conforme à la nouvelle norme européenne
NF EN 1254 d'avril 1998, il existe une
gamme diversifiée de produits, parmi
lesquels :
- réductions
- manchons
- unions (coudés, droits, droits à souder...)
- coudes (à 45°, 90° ...)
- appliques fixes
- tés (égaux et réduits)
- bouchons
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Les raccords en cuivre à braser par
capillarité bénéficiant du droit d'usage de la
marque NF sont conditionnés dans des
emballages qui portent la mention de
l'identification du fabricant et le logo NF
Les raccords 2/7
Raccords à braser
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Les raccords à clipser font partie d'une
gamme de raccords pour tubes de cuivre
ne nécessitant ni soudure, ni filetage, ni
clé, ils sont particulièrement indiqués
pour les installations accessibles.
Les raccords 3/7
Raccords à clipser
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Ces raccords, réutilisables, peuvent
être déboités et réemboités autant de
fois que nécessaire. La rotation du tube
dans le raccord est possible, ce qui
facilite la pose et les travaux annexes
comme peindre derrière un radiateur
par exemple.
Ces raccords représentent la solution
idéale lorsqu'il est difficile ou
dangereux d'effectuer une soudure.
Raccords à clipser
Les raccords 4/7
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Raccords à sertir
Les raccords à sertir font partie d'une gamme de
raccords - agréée CSTB - compatibles avec tous
types de tubes cuivre (écroui, recuit ...), ils sont
utilisables avec un outillage à sertir simple.
Ces raccords permettent une mise en œuvre
simple et rapide, et sont particulièrement indiqués
lorsqu'il est difficile d'effectuer une soudure. Ces
raccords présentent le gros avantage de pouvoir
être encastrés.
Les raccords 5/7
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Raccordement multifonctions
Les systèmes tubes de raccordement
multifonctions comprennent quatre familles
de produits, particulièrement adaptés aux
installations de canalisations apparentes ou
semi-encastrées, aux zones d'installation
difficiles d'accès et aux problèmes de mise
en œuvre complexe comme les cintrages
délicat, ou les raccordements d'appoint ...) .
Les raccords 6/7
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systèmes de raccordement flexibles " prêts à poser "
systèmes de raccordement rapide sans soudure
systèmes de raccordement rapide pour robinetteries encastrées
systèmes de raccordement rapide pour radiateurs
Raccordement multifonctions
Les raccords 7/7
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Tube cuivre pré-isolé
Tubes cuivre pré-isolés
Les tubes cuivre pré-isolés sont constitués d'un tube cuivre recuit en couronne et
d'une gaine en mousse de polyéthylène à haut pouvoir isolant, les tubes cuivre pré-
isolés constituent la solution idéale pour l'incorporation en dalle de béton (avis
technique CSTB 14 + 15/95-432) et pour le passage des canalisations en combles,
en vide sanitaire et dans les pièces à forte variation de température.
Disponibles en 7 diamètres (l'épaisseur du tube étant de 1 mm) et en 2 épaisseurs
de gaine, les tubes cuivre pré-isolés sont particulièrement adaptés au système
hydrocuivre® de pose en pieuvre à partir de collecteur.
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Découpe 1/2
La découpe des tubes de cuivre s'effectue selon les
procédés suivants :- Avec un coupe-tubes à
moletteAvantage : une déformation minimum du tube.
A éviter : une découpe brutale du tube qui risque de
l'ovaliser ou de créer une bavure importante. Cette
bavure risque de freiner le passage de l'eau et de créer
des pertes de charge par turbulences qui peuvent
générer des corrosions-érosions.- A l'aide d'une scie
circulaire
Avantage : une coupe franche qui ne déforme pas le
tube.- A l'aide d'une scie à métaux à denture fine
Indication : à utiliser en particulier pour les grands
diamètres.
La coupe doit être perpendiculaire à l'axe du tube. Pour
assurer sa protection,
celui-ci doit être maintenu en étau avec des mordaches
en plomb ou en bois.
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Après découpe, on procèdera à
l'ébavurage dans les conditions
suivantes :
- A l'alésoir monté sur le coupe-tube
- A la lime à fine dentelure, ronde
pour l'intérieur, plate pour l'extérieur
ou demi-ronde dans les deux cas.
Découpe 2/2
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Brasage
Le brasage est le procédé de base pour l' assemblage des tubes cuivre.
La brasure capillaire, technique facile et
originale particulièrement adaptée au cuivre et
d'une grande fiabilité, a contribué de façon très
importante au développement de l'utilisation des
tubes de cuivre.
Cette technique s'est en outre fortement répandue
avec l'usage de plus en plus étendu des raccords à
braser par capillarité
On distingue deux types de brasage :
le brasage tendre et le brasage fort
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Le brasage tendre est l’opération consistant à assembler des pièces
métalliques par fusion d'un métal d'apport, dont le point de fusion est
inférieur à 450 °Celsius, dans un intervalle ménagé entre les pièces
Brasage tendre 1/6
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- Principe de mise en œuvre :
Le phénomène de capillarité est un
phénomène par lequel un liquide se répand
entre les interstices de deux pièces en
contact et progresse de proche en proche
quelle que soit la position des pièces.
Dans le cas du tube de cuivre, cette
capillarité se réalise d'autant mieux que
l'espace annulaire existant entre le tube et
le raccord est faible et régulier, c'est-à-dire
quelques centièmes de mm.
Brasage tendre 2/6
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Les métaux d'apport :
En pratique on utilise pour le brasage capillaire des
tubes de cuivre et des métaux d'apport du type étain-
cuivre ou étain-argent dont le point de fusion se
situe généralement autour de 250°C .
Remarque : la brasure étain-plomb n'est plus
autorisée en sanitaire mais seulement en chauffage.
Brasage tendre 3/6
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- Précautions à prendre :
L'opération de brasage capillaire nécessite certaines précautions
concernant le calibrage des extrémités du tube et le nettoyage des
parties en contact :
Ajustage parfait des deux pièces
Coupe du tube franche et d'équerre
Bavures soigneusement enlevées
Nettoyage à la laine d'acier extérieurement et intérieurement.
Brasage tendre 4/6
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Les flux décapants :
Après nettoyage et pour éviter l'oxydation pendant le chauffage, on appliquera
modérément une couche de flux décapant sur toute la surface extérieure du tube
à braser (pièce mâle).
Le flux doit être appliqué sans excès de façon à ne pas provoquer de coulures à
l'intérieur du tube.
Mieux vaut placer la partie mâle de l'emboîture vers le haut
Les deux parties sont enfoncées l'une dans l'autre, en imprimant au tube un
mouvement rotatif pour assurer la bonne répartition du flux.
Il existe de nombreux produits jouant le rôle de flux décapants pour le brasage
tendre des tubes de cuivre, et notamment :
- Les flux halogénés, qui contiennent des chlorures ou des fluorures alcalins. Ils
sont très efficaces, mais nécessitent une élimination totale après brasage, par
lavage et brossage à l'eau chaude, car leurs résidus sont corrosifs.
- Les flux organiques à base de colophane, qui ne sont pas corrosifs et ne
nécessitent pas d'élimination après brasage.
Remarque : certains métaux d'apport comportent une âme active constituée d'un
flux généralement non corrosif.
Brasage tendre 5/6
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Il est inutile de procéder à l'étamage préalable du tube ou du raccord.
Les parties à braser seront chauffées légèrement jusqu'à ce qu'elles puissent
fondre par simple contact, en éloignant la source de chaleur et en appliquant
la baguette de soudure.
Le métal d'apport liquide doit mouiller le métal de base, c'est-à-dire s'étaler
à la surface du métal, afin de faciliter la pénétration dans un intervalle entre
les pièces.
Par capillarité, la brasure doit progresser tout autour des pièces à assembler,
de façon à former un cercle de brasure régulier, qui assure le raccordement
et l'étanchéité du joint.
Le chauffage doit être minimum mais suffisant pour faire fondre la baguette
de brasage. Un chauffage excessif pourrait brûler le métal, et entraîner des
risques de corrosion.
Brasage tendre 6/6
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L'assemblage par brasage fort est à déconseiller pour les réseaux de
distribution d'eau sanitaire. Il est même interdit dans certains pays.
En effet, le risque de sur chauffage du métal est important et, par
conséquent, augmente la probabilité d'une oxydation par brûlage, avec les
risques de corrosion correspondants.
Ce brasage ne doit être utilisé que dans des cas particuliers.
Il est notamment recommandé dans les réseaux en cuivre pour distribution
de gaz. Le risque de corrosion y est nul, en raison de la siccité du fluide
transporté.
- Principe de mise en oeuvre
Dans l'exécution d'un assemblage par brasage fort, il faut éviter de
chauffer les tubes à une température excessive. Il s'agit en effet de ne pas
provoquer la brûlure du métal et d'éviter ainsi le risque occasionnel de
corroder le tube.
Il est donc conseillé de choisir un alliage d'apport à point de fusion aussi
bas que possible et ne dépassant pas 700°C.
Brasage fort 1/3
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Les métaux d'apport :
Les métaux d'apport classiques sont du type cuivre-
phosphore ou cuivre-phosphore-argent.
Les alliages d'apport à base de phosphore sont dits
"auto-décapants", et permettent d'éviter l'emploi du
flux, car le phosphore élimine l'oxyde au fur et à
mesure de sa formation.
Il existe d'autres métaux d'apport du type cuivre-
argent-zinc par exemple, qui nécessitent l'emploi de
flux spécifiques. Le mode opératoire est identique à
celui de la brasure tendre, mais il faut veiller à ce que
l'assemblage atteigne rapidement la température
désirée d'une façon aussi uniforme que possible.
Brasage fort 2/3
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- Précautions à prendre
Les dégradations que peut subir la structure du métal dépendent de la
température, mais également de la durée pendant laquelle cette
température est maintenue. En conséquence, les opérations de brasure
forte, et spécialement celles qui sont effectuées avec des alliages
d'apport dont le point de fusion est de l'ordre de 700°C, doivent être
réalisées le plus rapidement possible et sans hésitation.
Brasage fort 3/3
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1 - Tracer la cote à respecter sur le
tube.
2 - Placer le tube dans la cintreuse en
mettant la cote à respecter du coté du
crochet.
Placer le trait de côte à l’équerre du
bord du galet de la cintreuse.
Façonnage d’un coude 90° 1/2
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Façonnage d’un coude 90° 2/2
3 - Cintrer à 90 °.
Puis vérifier l’équerrage.
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1 - Placer le tube dans la
cintreuse en mettant la partie la
plus courte dans le crochet.
Cintrer à 45 °.
Façonnage d’une baïonnette 1/3
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2 - Placer le tube comme sur la photo et
mettre une équerre sur son axe.
3 - Mesurer de l’équerre au bord du
galet et ajuster la côte désirée.
Façonnage d’une baïonnette 2/3
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Façonnage d’une baïonnette 3/3
4 - Cintrer à 45°.
5 - Recuire les coudes afin
d’ajuster la baïonnette.
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1 - Tracer la côte égale à
l’écartement entre les deux tubes.
2 - Placer le trait sur le repère zéro de
la cintreuse.
Façonnage d’une cuillère 1/4
41
Façonnage d’une cuillère 2/4
3 - Réaliser le cintrage à 45°.
4 - A partir du milieu du coude , tracer
la côte égale à l’écartement des deux
tubes.
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5 - Placer le tube dans la cintreuse en
plaçant le trait sur le repère zéro.
6 - Cintrer à 22.5°.
L’angle de 22.5° est le milieu entre le
repère 0 et 45°.
Façonnage d’une cuillère 3/4
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7 - Recuire les coudes afin
d’ajuster la cuillère.
Façonnage d’une cuillère 4/4
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Ø du tube à cintrer Obstacle en mm Côte « A » en mm Côte « B » en mm
12 x 1
ou
14 x 1
15 40 5
20 45 5
35 55 10
30 60 10
40 70 15
50 80 20
60 90 20
16 x 1
ou
18 x 1
15 50 5
20 60 5
30 65 10
35 70 10
40 80 15
50 90 15
60 100 20
22 x 1
15 60 5
20 65 10
30 70 10
35 80 15
40 90 15
50 100 20
60 120 20
Façonnage d’un chapeau de gendarme 1/5
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1 - Relever dans le tableau ci dessus la côte A et le raccourci.
2 - Tracer la côte à respecter plus le raccourci.
3 - Reporter la côte A de chaque coté du trait.
Façonnage d’un chapeau de gendarme 2/5
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4 - Placer le tube dans la cintreuse, en
positionnant le trait du milieu aligné avec le
repère 45 °.
5 - Cintrer à 90 °.
6 - Placer le coude à 90 ° dans le crochet de
la cintreuse avec un trait sur le repère zéro.
Façonnage d’un chapeau de gendarme 3/5
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7 - Cintrer à 45 °.
8 - Renouveler l’opération pour le
deuxième coude à 45°.
Façonnage d’un chapeau de gendarme 4/5
48
Façonnage d’un chapeau de gendarme 5/5
9 - Recuire les coudes afin d’ajuster le
chapeau de gendarme.