Достоинства и недостатки соединения стальных труб на резьбе

Достоинства и недостатки соединения стальных труб на резьбе

Технология соединения стальных труб на резьбе может показаться устаревшей или даже примитивной. Особенно на фоне появления новых способов стыковки, таких как муфтовые безрезьбовые соединения типа «ГЕБО».

Тем не менее, технология соединения на резьбе была и остается основной в ситуациях, когда нет возможности использовать сварку, требуется быстро собрать линию трубопровода, имея под рукой лишь ограниченный набор деталей и инструментов.

Общие сведения

Использование резьбы оказалось очень удобным для соединения двух элементов цилиндрической формы. Понятно, что резьбовое соединение используется только при условии большой толщины стенок труб. Иначе профиль резьбы, накатанной или нарезанной на поверхности соединяемого участка, может ослабить металл.

Для стыковки элементов магистрали может использоваться коническая и цилиндрическая резьба. Первая применяется преимущественно в машиностроительном оборудовании, вторая используется для стыковки водопроводных и газовых труб.

Схемы стыковки участков трубопровода:

1. Классическая схема болт-гайка. Один из соединяемых отрезков должен иметь внутреннюю резьбу, второй – наружную резьбовую накатку или нарезку. Чаще всего в этом случае либо стыкуются трубы разного диаметра (но тогда толщина стенки должна быть не менее 6 мм), либо на конце приварена толстостенная муфта. Так как один из отрезков должен вращаться, то стык получается неразборным. Поэтому применяется преимущественно на закрытых участках водопроводов и подводах бытового газа.
2. Схема с использованием дополнительных деталей. Между торцами стальных труб монтируются и скручиваются по резьбе промежуточные элементы с внутренней и наружной резьбой. Один из соединяемых отрезков может вращаться, но чаще всего конструкция соединения позволяет разобрать узел без необходимости выкручивать основную трубу.

Прямолинейные участки стыкуются резьбовыми муфтами, ниппелями и сгонами. Если требуется соединение под прямым углом или необходимо состыковать в одной точке сразу три или четыре отрезка, то дополнительно применяются уголки или кресты. По сути, это те же муфты, но более сложной формы, с нарезанной внутренней резьбой.

Сгон представляет собой отрезок трубной заготовки с нарезанной с двух сторон резьбой. Причем длина резьбового участка для каждого торца отличается.

Муфта может выполняться в виде отрезка стальной трубы со стенками большой толщины. Внутри нарезана резьба, аналогичная той, что выполнена на сгоне или на ниппеле. Муфтой также называют бронзовый тонкостенный фитинг, у которого по внутренней поверхности с разных концов нарезается правая и левая резьба соответственно.

Обязательный элемент разборного соединения – поджимная контргайка. Она наворачивается для обеспечения герметичности и прочности соединения.

Требования к соединительным элементам

Диаметр стальных труб, используемых в водопроводах, определяются в дюймах. Соответственно, размер резьбы как для трубных отрезков, так и для муфт, сгонов, ниппелей также измеряется в дюймах. Такой подход позволяет избежать путаницы при нарезке резьбы. Плашки для резьбовых участков стальных труб также маркируются в дюймах.

Установлены определенные требования по длине резьбового участка и параметрам резьбы:

• ГОСТ 3262-75 – по водопроводным и газовым трубам;
• ГОСТ 8969-75 – по сгонам, используемым в соединениях труб одного диаметра;
• ГОСТ 8961-75 – по контргайкам;
• ГОСТ 8955-75 – по длинным муфтам или фитингам с правой и левой резьбой;
• ГОСТ 8946-75 – по проходным угольникам, используемым для поворота трубы;
• ГОСТ 8948-75 и ГОСТ 8951-75 – к прямым тройникам и крестам.

Размеры резьбового участка, его длина, количество ниток привязаны к диаметру и толщине стенки стальной трубной заготовки. Параметры подобраны так, чтобы соединение двух труб получалось надежным, при этом стенка водопроводной магистрали не ослаблялась резьбовым профилем, всегда оставался запас прочности.

При покупке деталей для стыковки стальных труб нужно обращать внимание на параметры резьбового участка, симметричность профиля, одинаковую высоту вершин по всей длине нарезки.

Большинство деталей, используемых в соединениях, изготавливают из стальных заготовок полукустарным способом с помощью плашек или нарезают резцом на токарном станке. Требования ГОСТа могут не выдерживаться.

Один и тот же профиль часто с нарушением технологии нарезается как на легкой заготовке, так и на тяжелой стальной трубе. При том, что на тонкостенных заготовках профиль не режется, а накатывается. Из-за брака соединение выходит из строя в первый же год эксплуатации.

Виды разъемных соединений

Стыковка двух участков водяной или газовой трубы одного диаметра может выполняться тремя способами:

• стяжка муфтой и контргайкой;
• соединение двух стальных труб длинной муфтой с правой и левой резьбой;
• сгоном и двумя муфтами.

Конкретную схему стыковки стальных труб выбирают в зависимости от места предполагаемого соединения, наличия поворота, врезки водопроводного крана или места разветвления коммуникаций.

Стыковка двух стальных труб с помощью пары муфта-контргайка

Данный тип соединения считается доступным в применении для всех желающих. Способ подходит для сборки или наращивания линии стального водопровода из трубных заготовок с предварительно нарезанной на концах резьбой. Предполагается, что подсоединяемый отрезок может вращаться вокруг оси.

1. Накручивают до упора контргайку на резьбе основной трубы, выполняют подмотку резьбового участка ФУМ-лентой. Наворачивают муфту, не доходя до контргайки 4-5 мм.
2. Наворачивают контргайку и выполняют подмотку лентой ФУМ второй трубы.
3. Совмещают торец с резьбой с входом в муфту, приподнимают трубную заготовку на одну линию с основной трубой. Придерживая трубным ключом, вворачивают вторую часть по внутренней резьбе. Сначала нужно провернуть рукой, затем дожать ключом.

После того как вторая трубная заготовка плотно вошла по муфтовой резьбе, притягивают контргайки и зажимают уплотняющий материал.

Таким способом ставят задвижки, врезают треугольники для ветвления водопроводной магистрали.

Соединение длинной муфтой

Зачастую в процессе ремонта или сборки водопровода нет возможности вращать хотя бы одну из сращиваемых половинок. В лучшем случае можно продвинуть по оси или отогнуть одну из труб в сторону на 10-20 мм.

В такой ситуации соединение выполняется с помощью длинной муфты, исполнение «2» по ГОСТу-8955-75. У детали на входе и выходе есть правая и левая резьба. Длина каждого участка невелика, например, для дюймового сечения не превышает 16 мм.

Длинная муфта удобна для соединения стальных труб после ремонта, например, из линии водопровода пришлось выбросить тройник или кран. Остались лишь две половинки трубы с резьбой.

Чтобы выполнить соединение, нужно очистить резьбу от старой подмотки. На ней не должно быть вмятин, коррозии. Допускается точечное повреждение ниток не более чем на 10% поверхности. На каждую трубу наворачивают по стальной контргайке, подматывают ФУМку.

Направление вращения подмотки при укладке ФУМ-ленты на профиль резьбы для каждой половины отличается. Материал наматывают по ходу вращения корпуса.

После укладки уплотнения нужно слегка развести концы стальных труб вдоль оси на величину 35-45 мм. Далее вставить между ними длинную муфту и ввести торцы труб внутрь, стараясь не допустить перекоса. Остается провернуть корпус рукой, чтобы попасть в зацепление с первым витком резьбы с каждой стороны.

Если резьба совпала, то заворачивают трубным ключом, после чего поджимаем стальные контргайки с каждой стороны.

Соединение сгоном, двумя муфтами и контргайкой

Данный способ соединения самый простой и одновременно самый массовый. Он интересен тем, что с помощью пары муфт и сгона произвольной длины можно соединить две стальные трубы, между торцами которых может быть расстояние 110-300 мм.

Использовать стальной сгон большей длины не имеет смысла. Для водопроводов сечением в 1/2-3/4 дюйма рекомендуется использовать сгоны по 110 мм, для дюймовых – 130 мм.

Единственным исключением является использование сгонов длиной по 300 мм для подключения водяных радиаторов к стоякам отопления.

Соединение стальных труб подобным способом возможно при условии нормального качества профиля на резьбовом участке. Обычно на старых стыках страдают первые витки резьбы из–за коррозии или неумелого обращения с инструментом.

Если осталось хотя бы несколько «здоровых» витков, всегда можно дорезать резьбовой профиль на стальной трубе до требуемых 20-25 мм. Для этого потребуется как минимум один помощник, плашка хорошего качества с держателем, парочка трубных ключей, деревянные бруски и проволока.

Одному из работников придется закрепить бруски на водопроводе и удерживать ключом трубу от проворачивания. Второму – смазать резьбой участок литолом или «собачьим салом», завернуть плашку до упора. Далее, проворачивая за раз трубным ключом плашку на небольшой угол, попытаться сделать хотя бы несколько витков.

Поврежденные витки на конце стальной трубы нужно обрезать болгаркой, напильником сбить стальные заусенцы. На новой кромке сделать входную фаску, иначе завернуть муфту будет невозможно.

Длина сгона должна быть меньше расстояния между торцами соединяемых магистралей на 5-6 мм.

Само соединение стальных труб выполняется в следующей последовательности:

1. Внутрь на витки контргайки уложить небольшое количество порошка графитовой смазки (на кончике жала шлицевой отвертки). Удерживая контргайку в вертикальном положении, завернуть сгон длинным резьбовым участком вперед. Несколько раз прогнать гайку по всей длине, чтобы резьбовой профиль раздавил и равномерно разогнал порошок по всей резьбе. Его остатки сдуть.
2. В дополнение к имеющейся на длинной резьбе контргайке, завернуть муфту. Пару нужно будет довернуть до конца участка, но не затягивать. С противоположного конца сгона с коротким резьбовым участком завернуть вторую муфту, но уже с подмоткой резьбового профиля ФУМ-лентой.
3. На соединяемых концах водопровода оба резьбовых участка подмотать ФУМкой. На любой из концов магистрали наворачивается муфта со сгоном, которая на короткой резьбе. Соединение затянуть трубным ключом.
4. Согнать муфту с длинного резьбового участка сгона на подмотанную резьбу. Сгон в этот момент зафиксировать и удерживать от проворачивания трубным ключом.

Соединение выполнено, и можно оценить качество работы. Если претензий по перекосам, герметичности или оставшейся резьбе на соединяемых участках нет – подмотать пропитанную паклю между торцом муфты и контргайкой и затянуть последнюю до упора.

После проверки стык обработать антикоррозийным раствором и после сушки окрасить пентафталевой эмалью.

Достоинства и недостатки соединения на резьбе

Правильно собранный узел может прослужить 25-30 лет без ремонта. Сгон, муфта, контргайка стоят недорого, просты в изготовлении даже в кустарных условиях.

При необходимости всегда можно разобрать соединение, заменить поврежденный элемент, намотать уплотняющую ленту. После чего узел будет служить столько же, сколько и сам трубопровод.

У соединения на резьбе есть два недостатка:

• сборка требует определенных навыков обращения с деталями соединения;
• долговечность зависит от качества нарезанной резьбы.

Резьбовые соединения

Ниппель приварной – вспомогательный элемент трубопровода, который предназначен для соединения элементов коммуникации в единое целое. Различают сферические и полусферические модели. В конструктивном плане они изготовлены в виде куска трубы. На одном из концов выполнено утолщение сферической либо полусферической формы. На внутренней поверхности нет каких-либо уступов и канавок. Стыковка с трубами осуществляется посредством сварки.

Детали для резьбового соединения

Кроме ниппеля приварного при устройстве трубопроводов также используются:

• Штуцера – различают приварные, припайные и проходные модели, предназначенные для соединения труб с арматурой;
• Упорные кольца – соединительные элементы, которые обеспечивают крепление по внутреннему конусу;
• Проходники – выпускаются прямые, фланцевые и ввертные варианты;
• Переходники – позволяют соединить трубы разного диаметра;
• Тройники – предназначены для выполнения ответвлений;
• Крестовины – используются также для создания дополнительных веток;
• Шайбы – подкладываются под гайку либо болт, позволяя увеличить площадь опоры;
• Гайки – крепёжный элемент для создания надёжного соединения;
• Заглушки – фитинги для закрывания отверстий на концах трубы;
• Кольца врезающиеся – предназначены для обеспечения герметичности стыка;
• Соединения – соединительный узел, включающий шаровой ниппель, накидную гайку и штуцер.

Все детали так же, как ниппели приварные, изготавливаются из качественной стали, устойчивой к коррозии, температурным нагрузкам и позволяющей эксплуатировать детали при высоких давлениях. Поэтому данные изделия подходят для монтажа трубопроводов химических и нефтехимических производств.

Компания «Полинэрго» предлагает большой выбор элементов для резьбового соединения. Все представленные изделия отличаются высокими качественными и эксплуатационными характеристиками. Поэтому способны обеспечить безотказную работу системы на протяжении длительного времени.

Резьбовые трубопроводные соединения

Для обеспечения ремонтопригодности отдельных участков трубопроводов используются резьбовые соединения нескольких типов. Единственный недостаток – самоотвинчивание под переменными нагрузками, компенсируется запасом надежности, взаимозаменяемостью и высокой технологичностью резьбового соединения.

Классификация резьбовых трубопроводных соединений

В трубопроводах используется три типа резьбовых соединений:

• непрямое – сами элементы трубопровода резьбы не имеют, хомуты или фланцы стягиваются стандартными метизами (болты, шпильки и гайки);
• прямое – резьба нарезана на детали трубопровода, которые вкручиваются друг в друга;
• опосредованное – трубопроводные детали с наружной/внутренней резьбой стыкуются специальными фитингами (ниппель, гайка, переходник, штуцер, проходник и так далее).

В данном разделе представлены элементы последнего типа резьбовых соединений для деталей трубопровода, имеющих резьбу на своих поверхностях.

Назначение резьбовых трубопроводных соединений

Созданы резьбовые соединения для решения нескольких задач:

• повышение технологичности монтажных работ при реализации проекта путепровода;
• обеспечение ремонтопригодности соединения и взаимозаменяемости отдельных элементов;
• снижение бюджета строительства и затрат на содержание трубопровода;
• монтаж магистралей и линий технологической оснастки на объектах с высокими требованиями взрывопожаробезопасности.

Поэтому резьбовые соединения используются в трубопроводах практически всех отраслей промышленности и народного хозяйства РФ в целом.

Ниппели

В сантехнике ниппелем называют фитинг трубчатой формы с резьбой на концах и шестигранником под ключ в центре. При использовании левой и правой резьбы с двух сторон ниппель позволяет стягивать элементы трубопровода в единую систему.

Существуют резьбовые соединения из нескольких элементов, в составе которых так же имеется ниппель. В этих сборочных единицах конструкция ниппеля другая:

• резьба с одной стороны;
• деталь без резьбы с коническим, сферическим наконечником;
• трубчатый элемент с «ершом» для крепления шланга.

В системах кондиционирования и ДВС, охлаждения и водоснабжения бытовой техники используются ниппели без резьбы под приварку и пайку. Их изготавливают из следующих марок стали:

• углеродистая 25 – 45;
• легированная 38ХА;
• нержавеющая 14Х17Н2, 12Х19Н10Т, 13Х11Н2В2МФ.

Поверхность ниппеля дополнительно покрывается никелем, цинком, кадмием или фитинг подвергается термообработке.

Штуцеры

Втулка с наружной резьбой и специальной формой торцов получила название штуцера. В стандартах ГОСТ имеются штуцеры для резьбового соединения трубопровода, форма которых напоминает конфигурацию ниппеля и проходника. То есть, в средней части втулки имеется шестигранник под ключ. Но резьба выполнена лишь с одной стороны фитинга, а вторая сторона фитинга имеет разделку кромки под пайку или приварку.

Модификации без шестигранника в сантехнике называют сгонами. Они имеют длинную резьбовую часть с одной стороны, короткую с другой. Стандартом считается длина резьбы 110 мм.

Штуцер является частью резьбового соединения, на него накручивается муфта или гайка в зависимости от назначения сборочной единицы. Существует две технологии изготовления фасонной детали:

• нарезание резьбы на трубчатой заготовке с одного края и разделка кромки под пайку/приварку с другой стороны;
• вытачивание фитинга на токарном станке из шестигранника.

В первом случае используется стандартный металлопрокат, материал которого соответствует марке стали трубопровода. Обычно это нержавейка 14Х17Н2, 20Х13 или 12Х18Н10Т, легированная сталь 09Г2С, 40Х, 30ХМА, углеродистая сталь 20 – 35.

Во втором варианте марку стали шестигранного проката так же подбирают с учетом свариваемости, агрессивности рабочей среды и механических свойств конструкционного материала.

Проходники

Внешним видом резьбовые соединения – проходники напоминают ниппель, однако конструкция этих фитингов немного сложнее:

• герметичность стыка обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами;
• через две соседние плоскости шестигранника проходит сквозное отверстие, необходимое для фиксации (стопорения) фитинга в проектном положении относительно ниппеля с аналогичным отверстием;
• стандартом регламентируется длина резьбовой части с коническим наконечником.

Существует классификация проходников по нескольким признакам:

• прямые – одинаковый диаметр внутреннего отверстия;
• ввертные – вкручиваются в ниппель или муфту до определенного значения;
• фланцевые – вместо шестигранника имеют фланец;
• удлиненные – длина резьбовой части фитинга увеличена.

Проходниками стыкуются участки трубопровода с одинаковой внутренней резьбой.

Переходники

Разновидность ниппеля (бочонка) с разным размером или типом резьбы на противоположных концах называется переходником. Соответственно, применяется фитинг для стыковки отдельных участков путепровода разного диаметра либо труб с метрической и конической или трубной резьбой.

Кроме того, эти резьбовые соединения позволят подключить к трубопроводу сантехнические изделия, арматуру, измерительные приборы с разным шагом резьбы или иностранного производства. В большинстве случаев переходник вытачивается из шестигранника, чтобы обеспечить монтаж стандартным гаечным (рожковым) ключом.

Существует две модификации переходника:

• прямой – уплотнение резиновым кольцом с круглым поперечным сечением, расположенным в специальной канавке;
• ввертный – канавка для кольца с торца фитинга, поперечное сечение уплотнения прямоугольное.

В некоторой технической документации переходники называются адаптерами, то есть фитингами, адаптирующими трубопровод для присоединения к нему арматуры, приборов и прочих элементов с резьбой другого типа. Стандартом для адаптеров является цилиндрическая BSPP резьба, которую чаще называют водопроводной или дюймовой.

Тройники

Для сантехнических нужд и сборки трубопроводов на взрывоопасных объектах созданы резьбовые соединения – тройники:

• прямые – с уплотнением резиновым кольцом с круглым поперечным сечением;
• ввертные – с уплотнением по торцу кольцом с прямоугольным сечением в поперечном разрезе;
• проходные – одинаковый размер, тип и шаг резьбы на всех трех патрубках;
• переходные – разный шаг, тип или размер резьбы;
• фланцевые – на одном или нескольких патрубках имеется фланец.

Основными достоинствами конструкции резьбовых тройников для реализации проектов трубопроводов являются:

• герметизация обеспечивается по внутреннему конусу;
• возможна сборка на объектах с высокими требованиями взрывобезопасности;
• не нужна сварка;
• монтаж в замкнутых пространствах.

При установке тройника на его резьбовые части накручиваются муфты или гайки, что позволяет монтировать его в заданном пространственном положении.

Крестовины

Для стыковки четырех труб используются резьбовые соединения – крестовины. Эти фитинги подразделяются на категории по нескольким признакам:

• расположение осей патрубков – прямые и косые модификации;
• пространственное положение – одноплоскостные и двухплоскостные крестовины;
• тип и размер резьбы – проходные и переходные фитинги;
• вид уплотнения – ввертные и стандартные.

Наружная резьба на всех 4 патрубках крестовины облегчает монтаж фитинга в проектном положении. Обеспечивается высокая герметичность стыков, эксплуатационный ресурс и ремонтопригодность участков трубопровода.

Заглушки

Кроме присоединения трубопроводных деталей резьбовые соединения могут использоваться для глушения концов магистралей и технологических отверстий. Существуют фитинги с наружной и внутренней метрической, трубной и конусной резьбой.

Заглушка трубопроводная с наружной резьбой вытачивается из металлопроката двух видов:

• круглый – с одной стороны нарезается резьба, в середине остается фланец, с другой стороны фрезеруется шестигранник под ключ;
• шестигранник – буртик в средней части отсутствует, снижается себестоимость и размеры фитинга.

Уплотнение соединения зависит от типа используемой резьбы:

• коническая – обладает самоуплотняющими свойствами;
• трубна – намотка ленты ФУМ или льняная нить с графитной пропиткой;
• метрическая – резиновое кольцо круглого сечения.

Соединение разборное, что удобно для наращивания трубопровода, очистки внутренней полости, подключения контрольно-измерительных приборов.

Сферическая заглушка получила название прижимной пробки по принципу действия этого трубопроводного элемента. Используется в соединениях по внутреннему конусу, изготавливается из сталей 45, 12Х18Н9Т.

Кольца

Для герметизации резьбовых соединений в трубопроводах высокого давления применяются упорные и врезающиеся кольца. Резиновые и полимерные уплотнения здесь бесполезны, так как деформируются от высоких нагрузок.

Упорное кольцо сжимается в момент затягивания резьбового соединения, расширяется в радиальном направлении, контактирует с поверхностью проточки. Врезающееся кольцо при увеличении момента затяжки начинает внедряться в тело трубы, обеспечивая герметичность относительно внешней среды.

Накидные гайки

В резьбовом соединении накидная гайка используется для обеспечения проектной плотности прилегания двух других элементов – муфты и ниппеля. Фитинг надевается на ниппель перед установкой его в трубопровод, накручивается на резьбу муфты. При этом торцевые поверхности металлических деталей стягиваются.

Соединение считается быстроразборным, обеспечивает 100% ремонтопригодность трубопровода в замкнутом пространстве. Накидные гайки в комплекте с муфтами и ниппелями используются для подключения измерительных приборов, арматуры и средств управления.

Резьбовые соединения ГОСТ

В стандартах ГОСТ регламентируется конструкция, материальное исполнение и присоединительные размеры резьбовых соединений – сборочных узлов, состоящих из двух и более деталей. Наше предприятие выпускает резьбовые соединения по стандартам нескольких видов:

Тип стандарта	Номер	Вид соединения	Размерный ряд	Материальное исполнение
ГОСТ	24485	шаровой ниппель, проходное	DN 2,5 – 40 мм	углеродистая, легированная, нержавеющая сталь
	24487	приварное с шаровым ниппелем	DN 4 – 40 мм
	24488	конусный штуцер, шаровой ниппель	DN 2,5 – 40 мм
	5890	10 типов штуцеров, для судовых трубопроводов	DN 3 – 32 мм	углеродистая и нержавеющая сталь, бронза, латунь

Осуществить точный выбор резьбового соединения в зависимости от эксплуатационных условий, и значительно снизить бюджет реализации вашего проекта вам бесплатно поможет наш консультант в момент первого и всех последующих обращений в нашу компанию.

Производство и поставка трубопроводной арматуры для объектов энергетики

• Отводы и колена
• Угольники
• Переходы
• Тройники
• Штуцер приварной
• Фланцы
• Заглушки и донышки
• Бобышки и пробки
• Прокладки и линзы
• Резьбовые соединения
• Оборудование КИПиА
• Монтажные изделия
• Спецоснастка
• Опоры трубопроводов

Источник https://sovet-ingenera.com/vodosnab/soedinenie-stalnyh-trub-na-rezbe.html

Источник https://polinergo.ru/catalog/rezbovye-soedineniya/