Aus dem Hänger: Kupfer und Eisen

Quelle/Foto: KältenKlub

CuFe2P-Rohrleitungen für CO2-Anlagen

Kupfer und Eisen ➔ Die zunehmende Verbreitung von CO2 Kälteanlagen erfordert eine entsprechende Auslegung aller Systemkomponenten. Dabei weichen klassische Kältemittelleitungen aus reinem Kupfer denen aus einer Kupfer-Eisen-Legierung – CuFe2P.

Flamme an, heiß gemacht, Lot drauf, fertig. Nun, ganz so einfach ist es dann doch nicht. Löten ist eine Kunst für sich, aber auch ein sich ständig weiterentwickelndes Thema.

Um einen Einblick in aktuelle Lötverfahren für CO2-Anlagen zu bekommen, haben wir Michael Spintge bei Harris in den Hänger geholt. Er gibt uns Aufschluss darüber, warum reine Kupferleitungen für R744 nicht mehr ausreichen, welche Lote für CuFe-Rohre geeignet sind und auf welche Besonderheiten man achten sollte. Im Video geht er unter anderem auch auf die richtigen Arbeitstemperaturen und Flussmittel ein, welche Hersteller was genau produzieren und warum nachwievor der Löter mit seinem Können den wichtigsten Faktor darstellt.

HFKW ade

Locker und professionell: Michael Spintge souverän am Hänger. Bild: KältenKlubLocker und professionell: Michael Spintge souverän am Hänger. Bild: KältenKlubDie Bedenken hinsichtlich der Umweltauswirkungen von Kältemitteln auf Hydro-Fluorkohlenwasserstoffbasis, sowie strengere Umweltauflagen, vergrößern die Bedeutung von Kohlendioxid Kälteanlagen. CO2 wird als Medium in vielen Kälteanwendungen eingesetzt, unter anderem in gewerbemäßiger Kühlung, Klimaanlagen im privaten Sektor, Warmwasser-Pumpen oder Verkaufsautomaten. Insbesondere im Bereich der Supermärkte wird bereits ein ökologisches und effizientes Anlagenkonzept umgesetzt, bei dem CO2 Kältetechnologien zum Einsatz kommen.

Da es in der natürlichen Umwelt vorkommt, wird CO2 (R-744) als natürliches Kältemittel bezeichnet und hat somit bei Entweichen aus einer Kälteanlage in die Atmosphäre für die globale Erwärmung einen zu vernachlässigenden Einfluss. Deshalb gibt es bei CO2 auch keine regulierte Haftbarkeit, wie es bei FCKW, HFCKW und HFKW Kältemitteln der Fall ist. Neben seinem umweltfreundlichen Charakter wird CO2 derzeit als eine praktikable Lösung für Niedertemperatur-Kühlanwendungen angesehen, da es kein Ozon abbaut, ungiftig und nicht brennbar ist sowie über eine hohe volumetrische Kälteleistung verfügt.

Mit Hochdruck

Aufgrund der physikalischen Eigenschaften von CO2 benötigen diese Kälteanlagen jedoch viel höhere Drücke im Vergleich zu herkömmlichen Systemen. Der Betriebsdruck solcher Systeme erreicht im transkritischen Kreislauf 130 bar. CO2 erfüllt die Anforderungen für Kältemittel mit einem niedrigen GWP, stellt gleichzeitig aber auch besondere Herausforderungen an Anwendungen und den Umgang mit dem Kältemittel. Die höheren Betriebsdrücke und große Temperaturschwankungen erfordern eine korrekte Auslegung aller Komponenten, einschließlich der Rohrleitungen.

Die Legierung

CuFe2P ist eine Kupfer-Eisen-Legierung mit einer chemischen Zusammensetzung nach EN 12499 (CW107C) sowie UNS C19400 und damit geeignet für Hochdruckleitungen, insbesondere für das Kältemittel CO2.

Die Zahlen

»Max. Betriebsdruck = 120 bar

»Max. Prüfdruck = 132 bar (110% des max. Betriebsdruckes)

»Maßtoleranzen: gemäß der EN 12735-1

»Werkstoff: CuFe2P gemäß EN 12735-1

»Festigkeit: R300 (weich) / R420 (hart) je nach Abmessung gem. EN 12735-1

»Betriebstemperatur: bis +150 grad Celsius

Fachwissen kann auch Spaß machen.  Bild: KältenKlubFachwissen kann auch Spaß machen. Bild: KältenKlubAls Beispiele von Herstellern bzw. Handelsmarken gibt Michael unter anderem das RefHP con Sanha, oder K65 von Wieland an. Hochdruckrohre und -fittings aus der Legierung CuFe2P lassen sich ähnlich gut verarbeiten wie Kupfer Cu-DHP (desoxidiertes Kupfer mit Restphosphorgehalt). Aufgrund der höheren Festigkeit wird das Hartlöten mit einer Kupfer-Phosphor-Silberlegierung oder Silberlegierung empfohlen. Basierend nach den Angaben bzw. Empfehlungen von den verschiedenen Herstellern von Hochdruckrohren-und Fittings aus der Legierung CuFe2P und Michaels Erfahrungen wird ein Hartlot mit mindestens 15% Silberanteil (Kupfer-Phosphor-Hartlot CuP284 nach ISO 17672:2016) empfohlen. Alternativ kann das Dynaflow Lot und zusätzlich eine dünne Schicht von Flussmittel (nach DIN EN 1045) für ein besseres Ergebnis der Lötverbindung verwendet werden.

Alles im Lot

Wie bei allen Lötanwendungen ist die Konstruktion bzw. Freigabe von Bauteilen, die Vorreinigung aber vor allem die Fähigkeit des Löters ausschlaggebend für ein gutes Ergebnis der Lötverbindung. Laut TÜV besteht für Anwender, die Rohre aus CuFe2P hartlöten, grundsätzlich die Möglichkeit, mit Ihrer benannten Prüfstelle Fügefaktoren festzulegen und diese im Rahmen von z.B. Hartlöterprüfungen zu prüfen. Im Falle des AD 2000 Regelwerkes wird die Löterprüfung (Verfahrensprüfung) im VdTÜV-Merkblatt 1160 beschrieben. Ein zusätzlicher Eignungsnachweis könnte z.B. über Berstdruckversuche erfolgen, die zeigen, dass die Berststelle nicht im Bereich der Lötnaht liegt.

Damit bedankt sich Michael Spintge bei allen für die Aufmerksamkeit und hat sich neben dem Applaus der Gäste natürlich auch den Feierabend verdient.

 

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