В последнее время биметаллические радиаторы с стальными коллекторами и алюминиевым корпусом всё больше пользуются спросом среди секционных отопительных приборов. По европейским технологиям большинство производителей внутреннюю резьбу приборов выполняют методом накатки. Накатная резьба обеспечивает надёжное и безопасное соединение, о чём говорит многолетний опыт использования биметаллических радиаторов.
Согласно ГОСТ 31311-2005 «Приборы отопительные. Общие технические условия» (п.8.2.) резьбовые соединения отопительных приборов проверяют резьбовыми калибрами. Производители радиаторов, применяющие нарезную технологию, и некоммерческие отраслевые объединения неоднократно обращались в государственные органы, ведомства, службы с требованием дополнительно проверять внутреннюю резьбу гладкими калибрами.
В данной работе исследуется оправданность этих предложений и полезность введения такого дополнительного условия с использованием метрики G1, распространенной в большинстве систем отопления.
Сначала разберем ключевые аспекты выполнения резьбы на трубах.
- Параметры цилиндрической трубной резьбы устанавливает ГОСТ 6357-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная цилиндрическая».
Профиль резьбы и размеры её элементов должны соответствовать чертежу 1:
Чертеж 1
В таблице 1 представлены размеры, указанные выше, в миллиметрах для резьбы G1.
Таблица 1
| Шаг Р | Н | Н1 | R | |||
| 2,309 | 33,249 | 31,770 | 30,291 | 2,217774 | 1,478515 | 0,317093 |
ГОСТ 6357-81 разрешает выполнять резьбу с отклонениями от указанных значений, при условии, что эти отклонения соответствуют стандарту ГОСТ 6357-81.
На чертеже 2 представлены схемы полей допусков для наружной и внутренней резьбы.
Отклонения измеряют по отношению к эталонному, или идеальному, сечению резьбы, в плоскости, перпендикулярной оси резьбы.
Чертеж 2
— допуски диаметров d, d2, D1, D2
В Таблице 3 указаны допускаемые размеры диаметров наружной и внутренней резьбы.
Таблица 3
| Обозначение размера резьбы | Шаг P, мм | Наружная резьба | Внутренняя резьба | ||||
| Диаметры резьбы | |||||||
| наружный диаметр наружной резьбы | средний диаметр наружной резьбы | средний диаметр внутренней резьбы | внутренний диаметр внутренней резьбы | ||||
| Допуски, мкм | |||||||
| Td | Td2 | TD2 | TD1 | ||||
| Класс А | Класс В | Класс А | Класс В | ||||
| G1 | 2,309 | 360 | 180 | 360 | 180 | 360 | 640 |
Согласно Таблице 1, величина H1 (рабочая высота профиля резьбы) равна 1,478515 мм. Допуски по внутреннему диаметру внутренней резьбы D1 и наружному диаметру наружной резьбы d составляют 640 мкм и 360 мкм соответственно (см. Таблицу 3). На Чертеже 3 показаны профили внутренней и наружной резьбы G1, изготовленные с максимальным допустимым отклонением от номинального профиля в соответствии с данными из Таблицы 3. Указанные профили резьбы полностью соответствуют требованиям ГОСТ 6357-81.
Чертеж 3
На чертеже отчетливо видно, что в этом случае только 32,4 процента высоты профиля резьбы вовлечены в резьбовое соединение.
Удивляет позиция некоторых производителей отопительных приборов и отраслевых объединений, считающих неприемлемым признание резьбы годной при профиле 38% от номинала. По всей видимости, эти производители и объединения не знакомы с основными положениями ГОСТ 6357-81, где определен размер резьбы, соответствующей данному стандарту.
Мы считаем, что столь существенные допуски обусловлены требованиями пункта 5.1.6 «СП 73.13330.2016 Внутренние санитарно-технические системы зданий» , где сказано что « При соединении узлов нужно тщательно уплотнить резьбу.
Для герметизации резьбовых соединений при температуре рабочей среды до 378 К (105°С) используют ленту ФУМ или льняную прядь. ГОСТ Р 53484, пропитанную свинцовым суриком или белиламиИзготовлены из смеси с натуральной оливой или специальных герметизирующих pastes-паст.
Рассмотрим главный вопрос этой статьи: стоит ли добавить в правила проверки нагревательных устройств требование о контроле внутренней резьбы специальными калибрами?
Оценим возможность проверки внутреннего резьбового соединения нагревательных устройств гладким проходимым калибром.
В идеальном варианте, когда внутренняя резьба выполнена в точном соответствии с ГОСТ 6357-81, то есть по номинальному профилю без допусков, внутренний диаметр резьбы будет равен 30,291 мм, как указано в Таблице 2.
Проверим данный резьбы гладким проходным калибром.
Согласно пункту 6.2 ГОСТ 2533-88 «Калибры для трубной резьбы. Допуски» размеры диаметров гладких калибров для проверки наружной и внутренней резьбы устанавливают по формулам, приведённым в Таблице 4.
Таблица 4
(номер вида)
калибра
Значения показателей H1 и Z1 приведены в Таблице 5.
Таблица 5
| Значение TD1 по ГОСТ 6357 | H1, мкм | Z1 |
| от 375 мкм до 710 мкм | 26 | 52 |
Анализ приведенных выше таблиц показывает, что диаметр гладкого проходного калибра составит:
- номинальное значение: D1+ 52 мкм = 30,343 мм
- значение с предельным верхним отклонением: D1+ 52 мкм + 13 мкм = 30,356 мм
- значение с предельным нижним отклонением: D1+ 52 мкм — 13 мкм = 30,330 мм
Согласно пункту 2.3 Приложения 2 «Правила применения калибров» к ГОСТ 24939-81 «Калибры для цилиндрических резьб», гладкий проходной калибр должен свободно входить в контролируемую резьбу под воздействием собственного веса или определенной силы.
Получаем парадоксальную ситуацию: гладкий калибр с минимальным диаметром 30,330 мм должен свободно проходить в резьбе по ГОСТ 6357-81 с номинальным диаметром 30,291 мм. В таком случае свободное прохождение невозможно.
Проверка резьбы, выполненной идеально по ГОСТ 6357-81, гладким проходным калибром покажет несоответствие стандарту, что противоречит самой сути этого стандарта.
Частично это объясняет ситуации, когда резьбовые соединения по ГОСТ 6357-81 класса А, которым требуется более точное выполнение резьбы с учетом допустимых отклонений (допусков), бракуются при проверке гладким проходным калибром.
Введение дополнительного требования проверки внутренней резьбы отопительных приборов гладкими проходными калибрами не даст контроля за выполнением резьбы по ГОСТ 6357-81, а наоборот, приведет к тому, что приборы, изготовленные в полном соответствии с ГОСТ, будут считаться бракованными.
В дальнейшем рассмотрим процесс проверки качества внутреннего резьбового соединения радиаторов с помощью гладкого непроходного калибра.
Если внутренняя резьба соответствует ГОСТ 6357-81 с допустимым отклонением 640 мкм (см. показатель TD1 Таблица 3), то внутренний диаметр резьбы будет равен 30,931 мм.
Проверим качество резьбы гладким, не проходящим калибром.
Анализ данных из Таблицы 4 и Таблицы 5 указывает на то, что диаметр гладкого непроходного калибра составит.
- номинальное значение: D1+ 640 мкм = 30,931 мм
- значение в предельным верхним отклонением: D1+ 640 мкм + 13 мкм = 30,944 мм
- значение в предельным нижним отклонением: D1+ 640 мкм — 13 мкм = 30,918 мм
По п.2.4. Приложения 2 «Правила применения калибров» к ГОСТ 24939-81 «Калибры для цилиндрических резьб», гладкий непроходной калибр не должен входить в контролируемую резьбу под воздействием собственного веса или приложенной силы.
Из-за этого вновь возникает парадоксальная ситуация: гладкий непроходной калибр без износа, минимальный диаметр которого равен 30,918 мм, не может свободно войти в резьбу по ГОСТ 6357-81 с максимальными допусками, диаметр которой составляет 30,931 мм, что противоречит логике.
Проверка резьбы по ГОСТ 6357-81 с помощью гладкого непроходного калибра приведёт к её непризнанию в соответствии с данным стандартом, что представляется нелогичным.
С учётом вышесказанного, можно констатировать, что введение дополнительной проверки внутренней резьбы отопительных приборов гладкими непроходными калибрами не позволит гарантировать соответствие резьбы стандарту ГОСТ 6357-81.
Проведённый анализ показывает, что гладкие калибры не могут однозначно определить соответствие или несоответствие резьбы требованиям ГОСТ 6357-81 и могут привести к признанию полностью соответствующей стандарту резьбы бракованной.
Особый интерес представляют правила применения гладких калибров, изложенные в ГОСТ 24939-81 «Калибры для цилиндрических резьб» (Приложение 2 «Правила применения калибров»).
Для проходного калибра-пробки требуется, чтобы калибр легко проходил в проверяемую резьбу под воздействием собственной массы или приложенной силы. Для непроходного калибра-пробки требование заключается в том, что калибр не должен проходить в проверяемую резьбу ни под собственным весом, ни под действием приложенной силы.
Правила применения калибров, ГОСТ 24939-81 и другие нормативные документы не регламентируют, кто и каким образом определяет силу воздействия на калибр, а также направление её действия.
Из этого следует, что нет единой методики применения калибров, утвержденной нормативно-правовыми актами.
При определении требований к испытаниям резьбы отопительных приборов стоит учесть сходные условия стандартов для элементов системы отопления, которые напрямую соединяются с ними.
В ГОСТ 30815-2002 «Терморегуляторы автоматические отопительных приборов систем водяного отопления зданий» в разделе «2. Нормативные ссылки» упомянут ГОСТ 6357-81, но далее в тексте не применяется. Возможно, из-за этого в новой редакции ГОСТ 30815-2019 перечень нормативных ссылок не включает ГОСТ 6357-81.
Кроме того, в ГОСТ 21345-2005 «Краны шаровые конусные и цилиндрические» отсутствует упоминание ГОСТ 6357.
Стандарты ГОСТ 30815-2019 и ГОСТ 21345-2005 для элементов систем отопления, которые непосредственно соединяются с радиаторами, не содержат требований по испытанию резьбы на соответствие ГОСТ 6357-81.
В связи с этим непонятно, какая цель стоит перед авторами предложений контроля резьбы именно отопительных приборов гладкими калибрами, если контроль резьбы элементов систем отопления, которые подключаются к отопительным приборам, не устанавливается вообще.
Мы считаем бесполезным обсуждать применение гладких калибров для контроля внутренней резьбы отопительных приборов, поскольку…
- Несоответствия между номинальным диаметром внутренней резьбы и номинальным диаметром гладкого проходного калибра, указанные в данной статье.
- Отсутствие единой утвержденной методики применения калибров.
- Отсутствует нормирование резьбы и контроля её качества для элементов систем отопления, которые крепятся к отопительным приборам.
Для выяснения влияния гладких калибров на прочность резьбового соединения отопительных приборов проведено несколько испытаний. В испытаниях использовались восемь образцов секций радиаторов трёх типов.
- алюминиевые (АЛ),
- Из двух металлов с вертикальными и горизонтальными каналами для передачи тепла, изготовленными из стали (БМ).
- Радиаторы из алюминия с вертикально расположенными, стальными каналами для передачи тепла.
Все образцы испытали на резьбовых (проходных и непроходных) калибрах, а также дополнительно – гладких. Данные проверок гладкими калибрами представлены в таблице 6.
Образцы 7 и 8 подобрали таким образом, чтобы непроходной гладкий калибр легко, без усилий с небольшим люфтом входил в резьбовое отверстие секций радиаторов. В образцы ввинчили резьбовые пробки, которые рекомендует производитель радиаторов. Испытания на статическое растяжение до разрушения образцов проводили в сертифицированной лаборатории.
Таблица 6
Результаты испытания на статическое растяжение
| Номер образца | Вид радиатора | Проверка гладким проходным калибром | Проверка гладким непроходным калибром | Разрушающая нагрузка, Н | Предел пропорциональности. Бар |
| 1 | БМ | отрицательно | положительно | 48 791 | 604,10 |
| 2 | АСВК | положительно | положительно | 41 884 | 525,71 |
| 3 | АСВК | положительно | положительно | 35 309 | 444,65 |
| 4 | БМ | положительно | положительно | 108 272 | 1249,13 |
| 5 | АЛ | положительно | положительно | 39 924 | 502,09 |
| 6 | БМ | отрицательно | положительно | 102 473 | 1061,17 |
| 7 | БМ | положительно | отрицательно | 46 272 | 563,17 |
| 8 | БМ | положительно | отрицательно | 52 987 | 619,63 |
Результаты испытаний задокументированы официальными протоколами испытательной лаборатории, а также видео- и фотосъемками.
Образец №4 ясно показывает, что во время испытания биметаллического радиатора деформация наблюдается в резьбовом соединении.
Во время тестирования, алюминиевого радиатора и радиатора с медным теплопроводящим каналом износ проявлялся в теле секции радиатора.
Результаты данных показывают, что резьба радиатора отопления, не прошедшая проверку гладким или непроходным калибром (образцы 1, 6, 7, 8), но соответствующая требованиям ГОСТ – 6357, при проверке резьбовыми калибрами образует соединение с пределом пропорциональной деформации, многократно превышающим давления, которые могут выдержать другие элементы систем отопления.
Радиаторы с некалиброванными резьбами по надежности и безопасности резьбовых соединений демонстрируют результаты, сравнимые с лучшими, а в некоторых случаях даже превосходящими, радиаторами с калиброванной резьбой.
Проверка резьбы гладкими калибрами никак не повлияет на прочность соединения радиатора отопления и, соответственно, не затронет безопасность и надежность этого прибора.
Для образцов №7 и №8 прочность резьбового соединения превышала нагрузку, при которой разрушался корпус секции алюминиевого радиатора и радиатора с вертикальным стальным каналом. Особенно заметно, что радиаторы из алюминия со стальным вертикальным каналом демонстрировали худшие результаты, чем обычные алюминиевые радиаторы.
Анализ информации, представленной в статье, позволяет сделать вывод о том, что существующие методы контроля внутренней резьбы отопительных приборов, основанные на использовании резьбовых калибров (п.8.2 ГОСТ 31311-2005), вполне достаточны для производства надёжных и безопасных для потребителя отопительных приборов.