Преимущества резьбового соединение труб, способы герметизации стыков

Виды резьбовых соединений

Наиболее распространенным способом стыковки элементов различных конструкций является резьбовое соединение. Оно широко применяется в строительстве, при монтаже трубопроводов, в машиностроении и многих других отраслях. Популярность этого способа обусловлена следующими преимуществами:

• высокая надежность и продолжительный срок службы;
• создание разъемных соединений, простота монтажа и демонтажа при помощи общедоступных инструментов;
• контроль силы затягивания при сборке;
• малый вес и размеры крепежа, по сравнению с соединяемыми конструктивными элементами;
• широкая доступность, большой выбор типоразмеров крепежа.

Для использования при изготовлении и монтаже деталей необходимо знать существующие виды и параметры резьбовых соединений.

Назначение и виды резьбовых соединений

Резьбовые соединения любых видов резьб выполняют несколько основных функций. Основным назначением является обеспечение плотного соединения стыкуемых деталей с достижением необходимого значения. Кроме того, обеспечивается фиксация деталей в заданном положении, предотвращается возможность их смещения при эксплуатации конструкции или механизма. Еще одним распространенным назначением резьбовых соединений является обеспечение заданного расстояния между деталями.

Классификация соединений этого типа осуществляется по нескольким параметрам. При этом она имеет большое значение, поскольку от вида резьбовых соединений зависит их область применения, особенности эксплуатации, нормы отбраковки.

В зависимости от способа исполнения различают соединения, которые выполняются посредством крепежных элементов и непосредственные соединения. В первом случае монтаж выполняется при помощи болтов, шпилек, гаек, винтов и других вспомогательных элементов. Непосредственное соединение монтируется путем скручивания друг с другом соединяемых элементов, например, труб с нарезанной резьбой.

В зависимости от формы поверхности различают цилиндрические и конические резьбы. Оба этих типа резьб могут быть наружными и внутренними. По направлению витков нарезка может быть левой или правой.

Ключевым параметром для классификации является тип профиля нарезки. По этому признаку выделяют следующие виды резьбовых соединений деталей:

Рассмотрим эти типы более подробно.

Метрическая резьба

Самым распространенным видом резьбовых соединений является метрическая резьба. Ее профиль выполняется в соответствии с ГОСТ 9150-81 в форме равностороннего треугольника с углом 60°. Шаг метрической резьбы может составлять 0,25-6 мм, а внешний диаметр — от 1 мм до 600 мм. Такой тип резьбового соединения применяется при изготовлении большинства крепежных деталей.

Кроме того, применяется коническая метрическая резьба с диаметром 6–60 мм конусностью 1:16. Этот тип нарезки позволяет выполнять герметичные соединения. При ее использовании достигается стопорение крепежа, что исключает необходимость применения стопорных гаек.

Дюймовая резьба

Дюймовая резьба имеет профиль в форме равнобедренного треугольника со значением угла 55°, что отличает ее от формы профиля метрической нарезки. Диаметры резьбы измеряются в дюймах. Шаг определяется в количестве витков на 1 дюйм длины резьбовой части изделия. В промышленности применяются резьбовые соединения с наружным диаметром от 3/16 до 4 дюймов с числом витков на один дюйм от 3 до 28. Этот тип нарезки широко применяется на деталях трубопроводов, а также на крепеже производства США, Великобритании и ряда других стран.

Также выпускаются изделия с конической дюймовой резьбой. Благодаря конической форме достигается улучшенная герметичность соединения, что позволяет не использовать уплотнительные элементы. Коническая дюймовая нарезка широко применяется при прокладке напорных трубопроводов малого диаметра в гидравлических системах.

Трубная резьба

Трубная цилиндрическая резьба выполняется по ГОСТ 6357-81. Она имеет профиль в форме равнобедренного треугольника, угол наклона гребней составляет 55°. Верхние грани гребней скруглены. Благодаря этому устраняются дополнительные зазоры в зоне выступов и впадин, что обеспечивает повышенную герметичность соединения. Трубная резьба относится к дюймовым. Ее диаметр составляет от 1/16 до 6 дюймов, а шаг — от 11 до 28 витков.

По сравнению с другими видами дюймовых резьб шаг трубной резьбы сокращен. Уменьшенный шаг позволяет не допустить критического сокращения толщины стенки трубы, что необходимо для сохранения прочностных характеристик трубопровода.

Трубная резьба может быть цилиндрической и конической. В последнем случае ее конусность определяется соотношением 1:16.

Трапецеидальная

К резьбовым соединениям этого вида относятся чаще всего соединения типа винт-гайка. Трапецеидальная резьба выполняется в соответствии с ГОСТ 9481-81. Ее форма представляет собой равнобокую трапецию. Угол наклона граней составляет 30°. Для резьбы крепежных элементов, применяемых в червячных передачах, предусмотрен угол наклона 40°.

Трапецеидальный профиль резьбы позволяет достичь повышенной прочности соединения. Благодаря этому ее применяют для соединения деталей механизмов, работающих под воздействием динамических нагрузок, например, в ходовых гайках, которыми фиксируются штоки задвижек и т. д.

Упорная резьба

Упорная резьба в соответствии с ГОСТ 10177-82 имеет профиль в виде неравнобокой трапеции. Угол наклона одной грани гребня составляет 3°, а второй грани — 30°. Этот тип применяют для крепежных элементов диаметром от 10 мм до 600 мм. Шаг резьбы составляет 2–25 мм. Этот вид резьбового соединения используется для крепления деталей, которые в процессе эксплуатации испытывают значительные осевые нагрузки в одном направлении. Профиль нарезки позволяет эффективно противостоять таким нагрузкам.

Круглая резьба «Эдисона»

Круглая резьба, выполняемая в соответствии с ГОСТ 6042-83, имеет профиль, формируемый дугами. Угол наклона сторон составляет 60°. Благодаря такой форме профиля круглая резьба обладает высокой стойкостью к механическому износу. Это позволяет применять ее в деталях конструкций и механизмов, которые подвержены регулярным переменным нагрузкам, например, в деталях трубопроводной арматуры.

Преимущества резьбового соединение труб, способы герметизации стыков

Различные способы соединений между трубами необходимы для обустройства трубопроводов, обеспечивающих транспортировку жидкостей или газов на значительные расстояния. Одним из наиболее распространённых способов при этом является резьбовое соединение, с которым часто приходится иметь дело в бытовой, хозяйственной, промышленной и других сферах.

Разновидности соединений труб

В целом, все способы соединений между трубами можно разделить на два типа: безрезьбовые и резьбовые.

К безрезьбовым соединениям относятся:

• Все виды сварки (ацетиленовая, водородная, пропановая, электросварка, сварка в среде инертных газов, сплавление полимерных труб путём нагревания и т. д.);
• Склеивание труб посредством двухкомпонентного клея, называемое также иногда “холодной сваркой”. Данный способ чаще используется для полимерных трубных изделий, но может применяться и для стальных труб, если давление транспортируемых жидкостей или газов в них не слишком высокое.
• Фланцевые соединения, применяемые в тех случаях, когда конструкцию нужно сделать разъёмной.

Что же касается резьбовых соединений труб, то они осуществляются как путём непосредственного соединения трубных изделий между собой, так и через резьбовые тройники, переходники, краны, муфты и прочие дополнительные приспособления.

В какой-то степени особым вариантом трубных соединений можно считать накидную гайку, которая с одной стороны обеспечивает наличие резьбового соединения, а с другой – безрезьбового. Но более правильным будет сказать, что здесь имеет место просто сочетание двух различных способов.

Типы резьбовых соединений между трубами

Подобно безрезьбовым способам, резьбовые трубные соединения также могут быть разъёмными и неразъёмными. Хотя, казалось бы, любая резьбовая конструкция в принципе может быть разобрана, но встречаются ситуации, когда две соединённые резьбой трубы дополнительно приварены к неподвижным поверхностям, что препятствует их разъединению. В этом случае говорят о неразъёмном резьбовом соединении.

Тем не менее вышеописанная ситуация является скорее исключением; в целом же резьбовые способы рассматриваются как разъёмные виды трубных соединений. Разновидностей их существует несколько, однако наибольшее практическое применение находят два: сгон и двунаправленная резьба.

Соединение посредством сгона применяется в тех случаях, когда трубы неподвижны относительно собственной оси, и при этом одна из них имеет длинный резьбовой участок, а другая – короткий (прочитайте также: «Какие сгоны для труб наиболее эффективны и надёжны – виды и особенности»). На трубу с длинным отрезком резьбы накручиваются контргайка и муфта. Далее муфта сгоняется с длинной резьбы на короткую до самого конца, поджимаясь с другой стороны контргайкой.

Двунаправленная резьба осуществляется путём использования одной муфты, накручиваемой на две трубы одновременно. Соединяемые таким способом трубы должны иметь различную направленность резьбы, чтобы муфта, накручиваясь, стягивала их друг к другу.

Способы герметизации резьбовых соединений труб

Герметизация трубных соединений необходима для предотвращения утечек жидкостей и газов. Качественный герметик для резьбовых соединений водопровода позволит избежать протечек в будущем.

В случае резьбовых соединений герметизация может быть осуществлена несколькими способами:

• Использование прокладок. Для данного способа требуется достаточная толщина трубных срезов на торцах. Сами трубные торцы обычно не обеспечивают герметично сжатого соединения, но применение прокладок даёт возможность устранить эту проблему. В частности, данный вариант герметизации часто применяется в соединениях с накидной гайкой.
• Подмотки для резьбы. При таком способе резьба уплотняется посредством обвязки всевозможными обмоточными материалами: полимерными нитями и лентами, трубными компаундами и прочими видами затвердевающих герметиков, уплотняющими пастами и смазками, натуральными либо искусственными волокнами и т. д.
• Герметизация посредством деформации материалов. Такой вариант используется в пластиковых трубопроводах низкого давления, соединённых с помощью резьбы. Труба из пластика, снабжённая внешней резьбой, с упором вкручивается в другую, у которой резьба расположена внутри. При таком вкручивании пластик подвергается деформации и хорошо заполняет промежуточное резьбовое пространство, практически не оставляя зазоров.

Что же касается соединения трубопроводов высокого давления, то здесь обычно используется конический тип резьбовых трубных соединений (прочитайте также: «Какие бывают трубопроводы высокого давления, из чего изготавливают, как используются»). При таком способе по мере вкручивания одна труба прижимается к другой всё более и более плотно, почти не оставляя промежуточных зазоров между резьбовыми канавками. Тем не менее дополнительная герметизация таким трубам всё-таки требуется, и здесь используются особо прочные разновидности синтетических герметиков.

Преимущества и недостатки резьбовых трубных соединений

Различные виды трубных соединений имеют свою специфику, плюсы и минусы. Не являются исключением и резьбовые соединения трубопроводов, у которых также есть определённые достоинства и недостатки.

Основные преимущества резьбового соединения труб следующие:

• подходит для соединения труб с различными диаметрами;
• для осуществления сборки не требуется большого опыта и особого профессионализма, достаточно обладать небольшими навыками в данной сфере;
• нет нужды в наборе специальных инструментов, и достаточно наличия простого гаечного ключа;
• соединение устойчиво к высоким осевым нагрузкам;
• удобно в том случае, если впоследствии приходится осуществить демонтаж конструкции;
• при использовании уплотнителей и соблюдении правил монтажа обеспечивает хорошую герметичность и надёжность соединения.

Недостатки резьбовых соединений между трубами:

• при отсутствии резьбы на изделии могут возникнуть сложности с её нанесением, и для этого возникает необходимость в специальных инструментах;
• быстрый износ резьбы при частом разборе и сборе соединения;
• в ряде случаев возникает потребность в применении средств стопорения, препятствующих постепенному самоотвинчиванию резьбы.

Плюсы и минусы тех или иных соединений между трубами обусловливают предпочтительные области их использования. В общих чертах, можно сказать, что все виды трубных соединений являются востребованными, и выбор того или иного метода в конкретной ситуации зависит от ряда факторов, таких как технические возможности, материал изготовления, наличие необходимых навыков, инструментов, потребность в тех или иных свойствах соединения и т. д.

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.

Источник https://pkmetiz.ru/articles/vidy-rezbovih-soedineniy/

Источник https://trubaspec.com/soedinenie-trub/preimushchestva-rezbovogo-soedinenie-trub-sposoby-germetizatsii-stykov.html

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