O metodach kontroli za pomocą sprawdzianów cylindrycznych gwintów rurowych

W ostatnich latach wśród sekcyjnych urządzeń grzewczych coraz większą popularnością cieszą się grzejniki bimetaliczne z kolektorami stalowymi i zewnętrzną obudową aluminiową.Zgodnie z technologiami europejskimi gwinty wewnętrzne urządzeń grzewczych większości producentów wykonywane są metodą walcowania. Gwinty walcowane zapewniają trwałe i bezpieczne połączenie gwintowe, o czym świadczy wieloletnie, pomyślne stosowanie grzejników bimetalicznych.

Zgodnie z GOST 31311-2005 „Urządzenia grzewcze. Ogólne warunki techniczne” (pkt 8.2.) połączeń gwintowych urządzeń grzewczych bada się sprawdzianami do gwintów. Jednocześnie indywidualni producenci grzejników stosujący technologię gwintową, a także stowarzyszenia branżowe non-profit wielokrotnie proponowały/apelowały do ​​różnych organów, departamentów i służb rządowych z wymogiem dodatkowego sprawdzenia gwintów wewnętrznych za pomocą gładkich sprawdzianów.

W artykule zbadano zasadność tych propozycji i celowość wprowadzenia takiego dodatkowego wymogu na przykładzie gwintu G1, który jest stosowany w większości urządzeń grzewczych.

Najpierw przyjrzyjmy się podstawowym wymaganiom dotyczącym wykonywania gwintów rurowych.

1. Parametry cylindrycznych gwintów rurowych określa GOST 6357-81 „Podstawowe standardy zamienności. Gwint rurowy cylindryczny”, zgodnie z którym:

Nominalny profil gwintu i wymiary jego elementów muszą odpowiadać wymiarom wskazanym na rysunku 1:

Rysunek 1

d jest zewnętrzną średnicą gwintu zewnętrznego (rury); d1 - średnica wewnętrzna gwintu zewnętrznego; d2 - średnia średnica gwintu zewnętrznego; D jest zewnętrzną średnicą gwintu wewnętrznego (sprzęgła); D1 - średnica wewnętrzna gwintu wewnętrznego; D2 – średnia średnica gwintu wewnętrznego; P - skok gwintu; H jest wysokością pierwotnego trójkąta; H1 - wysokość robocza profilu; R jest promieniem krzywizny górnej i dolnej części gwintu.

Wymiary powyższych wskaźników w milimetrach dla gwintu G1 pokazano w tabeli 1:

Tabela 1

Jednocześnie, zgodnie z tym samym GOST 6357-81, dozwolone jest wykonywanie gwintów z odchyleniami od określonych wartości (tolerancje), pod warunkiem że gwint będzie również zgodny z GOST 6357-81.

Schematy pól tolerancji dla gwintów zewnętrznych i wewnętrznych pokazano na rysunku 2.

Odchylenia liczone są od nominalnego (idealnego) profilu gwintu w kierunku prostopadłym do osi gwintu.

Rysunek 2

es to górne odchylenie zewnętrznych średnic gwintu; ES - górna odchyłka średnic wewnętrznych gwintów; ei to dolne odchylenie zewnętrznych średnic gwintu; EI - mniejsze odchylenie średnic wewnętrznych gwintów.

— tolerancje średnicy d, d2, D1, D2

Wartości liczbowe tolerancji średnic gwintów zewnętrznych i wewnętrznych muszą odpowiadać wartościom podanym w tabeli 3:

Tabela 3

Należy pamiętać, że zgodnie z tabelą 1 wartość H1 (wysokość robocza profilu gwintu) wynosi 1,478515 mm, a zgodnie z tabelą 3 tolerancje średnicy wewnętrznej gwintu wewnętrznego D1 i średnicy zewnętrznej gwintu gwint zewnętrzny d wynosi odpowiednio 640 µm i 360 µm. Rysunek 3 przedstawia profile gwintów wewnętrznych i zewnętrznych G1, wykonane z maksymalnym dopuszczalnym odchyleniem od profilu nominalnego zgodnie z tabelą 3. Ponadto te profile gwintów są w pełni zgodne z wymaganiami GOST 6357-81.

Rysunek 3

Rysunek wyraźnie pokazuje, że w tym przypadku tylko 32,4% wysokości profilu gwintu jest zaangażowane w połączenie gwintowe.

W tym względzie szczególnie zaskakujące jest stanowisko niektórych producentów urządzeń grzewczych, a także wyspecjalizowanych stowarzyszeń branżowych, które uważają za niedopuszczalne uznanie gwintu za dopuszczalny, jeśli profil gwintu wynosi zaledwie 38% wartości nominalnej. Najwyraźniej ci producenci i stowarzyszenia po prostu nie rozumieją podstawowych podstaw GOST 6357-81 pod względem tego, który gwint (o jakich wymiarach) uważa się za wykonany zgodnie z tym GOST.

Naszym zdaniem konieczność stosowania tak znacznych tolerancji wiąże się z wymogiem paragrafu 5.1.6 „SP 73.13330.2016 Wewnętrzne systemy sanitarne budynków”, zgodnie z którym „Podczas montażu urządzeń należy uszczelnić połączenia gwintowe.
Jako uszczelniacz do połączeń gwintowych w temperaturach transportowanego medium do 378 K (105°C) zaleca się stosowanie taśmy FUM lub pasm lnianych zgodnych z GOST R 53484, impregnowanych ołowiem czerwonym lub ołowiem białym.zmieszane z naturalnym olejem schnącym lub specjalnymi pastami uszczelniającymi-uszczelniaczami.”

Przejdźmy teraz do rozważenia głównego zagadnienia tego artykułu: jak celowe jest uwzględnienie w dokumentacji regulacyjnej dotyczącej kontroli gwintów urządzeń grzewczych wymogu obowiązkowej kontroli gwintów wewnętrznych za pomocą gładkich sprawdzianów.

Przeanalizujmy propozycję monitorowania gwintów wewnętrznych urządzeń grzewczych za pomocą gładkiego sprawdzianu przelotowego:

Rozważmy idealną opcję, gdy gwint wewnętrzny jest wykonany ściśle zgodnie z GOST 6357-81, tj. idealnie zgodnie z profilem nominalnym, bez żadnych tolerancji. W tym przypadku, zgodnie z tabelą 2, wewnętrzna średnica gwintu wyniesie 30,291 mm.

Spróbujmy sprawdzić ten wątek za pomocą miernika gładkiego przejścia.

Zgodnie z punktem 6.2. GOST 2533-88 „Przyrządy do gwintów rurowych. Tolerancje średnic sprawdzianów gładkich do badania gwintów zewnętrznych i wewnętrznych należy określać według wzorów podanych w tabeli 4.

Tabela 4

Przeznaczenie (numer typu) kaliber	Nazwa i przeznaczenie typu kalibru	Średnica kalibru
		Określenie	Maksymalne odchylenie
	Sprawdziany do gwintów wewnętrznych
PR (23)	Gładki przelotowy sprawdzian wtykowy
NIE (24)	Gładki, niedziałający wskaźnik wtyczki

Wartości wskaźników H1 i Z1 podano w tabeli 5.

Tabela 5

Z analizy danych zawartych w powyższych tabelach wynika, że ​​średnica sprawdzianu gładkoprzelotowego będzie wynosić:

• wartość nominalna: D1+ 52 µm = 30,343 mm
• wartość przy maksymalnym górnym odchyleniu: D1+ 52 µm + 13 µm = 30,356 mm
• wartość przy maksymalnym dolnym odchyleniu: D1+ 52 µm - 13 µm = 30,330 mm

Należy pamiętać, że zgodnie z punktem 2.3. Załącznik 2 „Zasady stosowania sprawdzianów” do GOST 24939-81 „Sprawdźniki do gwintów cylindrycznych”, „ sprawdzian gładkoprzejściowy musi swobodnie wchodzić do kontrolowanego gwintu pod wpływem własnego ciężaru lub określonej siły”.

W związku z tym otrzymujemy paradoksalny obraz, w którym gładki, niezużywający się sprawdzian przelotowy, którego minimalna możliwa średnica wynosi 30,330 mm, powinien swobodnie pasować do gwintu idealnie wykonanego według GOST 6357-81, średnica czyli 30,291 mm (nominalnie), co w zasadzie jest niemożliwe.

Zatem podczas sprawdzania gwintu idealnie wykonanego zgodnie z GOST 6357-81 za pomocą gładkiego sprawdzianu przelotowego, gwint ten zostanie uznany za niezgodny z GOST 6357-81, co samo w sobie jest absurdalne.

To częściowo wyjaśnia przypadki, gdy połączenia gwintowe wykonane zgodnie z GOST 6357-81 klasa A, które wymagają bardziej precyzyjnego gwintowania pod względem dopuszczalnych odchyleń (tolerancji), są odrzucane podczas badania za pomocą sprawdzianu gładkiego.

Biorąc pod uwagę powyższe, możemy stwierdzić, że wprowadzenie dodatkowego wymogu sprawdzania gwintów wewnętrznych urządzeń grzewczych za pomocą gładkich sprawdzianów przelotowych nie tylko nie zapewni kontroli wykonania gwintów zgodnie z GOST 6357-81, ale wręcz przeciwnie, doprowadzi do absurdalnej sytuacji, gdy urządzenia grzewcze wykonane w pełni zgodnie z wymogami GOST zostaną uznane za wadliwe.

Następnie przeanalizujmy propozycję monitorowania gwintów wewnętrznych urządzeń grzewczych za pomocą gładkiego nieprzelotowego sprawdzianu:

Rozważmy opcję, gdy gwint wewnętrzny jest wykonany w pełnej zgodności z GOST 6357-81, ale z maksymalną tolerancją zapewnioną przez GOST - 640 mikronów (patrz wskaźnik TD1 Tabela 3). W takim przypadku wewnętrzna średnica gwintu wyniesie 30,931 mm.

Spróbujmy sprawdzić ten wątek za pomocą gładkiego miernika no-go.

Z analizy danych podanych w tabeli 4 i tabeli 5 wynika, że ​​średnica gładkiego sprawdzianu nieprzechodniego będzie wynosić:

• wartość nominalna: D1+ 640 µm = 30,931 mm
• wartość w maksymalnym górnym odchyleniu: D1+ 640 µm + 13 µm = 30,944 mm
• wartość w maksymalnym dolnym odchyleniu: D1+ 640 µm - 13 µm = 30,918 mm

Należy pamiętać, że zgodnie z punktem 2.4. Załącznik 2 „Zasady stosowania sprawdzianów” do GOST 24939-81 „Sprawdźniki do gwintów cylindrycznych”, „Gładki sprawdzian nieprzechodni nie powinien wchodzić do kontrolowanego gwintu pod wpływem własnego ciężaru lub określonej siły”.

W związku z tym ponownie otrzymujemy paradoksalny obraz, w którym gładki, odporny na zużycie sprawdzian NON-pass, którego minimalna możliwa średnica wynosi 30,918 mm, NIE powinien swobodnie pasować do gwintu wykonanego zgodnie z GOST 6357-81 z maksymalnymi tolerancjami , którego średnica wynosi 30,931 mm, co jest w zasadzie niemożliwe.

Zatem podczas sprawdzania gwintu wykonanego zgodnie z GOST 6357-81 za pomocą gładkiego NIEPRZECHODZĄCEGO miernika, gwint ten zostanie uznany za niezgodny z GOST 6357-81, co samo w sobie jest absurdalne.

Biorąc pod uwagę powyższe, możemy stwierdzić, że wprowadzenie dodatkowego wymogu sprawdzania gwintów wewnętrznych urządzeń grzewczych za pomocą gładkich, nieprzepuszczalnych sprawdzianów nie zapewni kontroli wykonania gwintów pod kątem zgodności z GOST 6357-81.

Zatem powyższa analiza wyraźnie wskazuje, że zastosowanie gładkich sprawdzianów nie tylko nie jest w stanie jednoznacznie ustalić zgodności lub niezgodności gwintu z wymaganiami GOST 6357-81, ale może również prowadzić do rozpoznania gwintu, który w pełni odpowiada temu GOST jako wadliwy.

Szczególnie interesujące są zasady stosowania samych mierników gładkich. Są one określone w GOST 24939-81 „Przyrządy sprawdzające do gwintów cylindrycznych” (załącznik 2 „Zasady stosowania sprawdzianów”).

Zatem w przypadku sprawnego sprawdzianu trzpieniowego wymagane jest, aby sprawdzian musiał swobodnie wchodzić w kontrolowany gwint pod wpływem własnego ciężaru lub określonej siły, a w przypadku sprawnego sprawdzianu trzpieniowego nieprzechodniowego wymagane jest, aby ten miernik nie może wchodzić do kontrolowanego gwintu pod wpływem własnego ciężaru lub określonej siły.

Jednocześnie ani Zasady używania kalibrów, ani GOST 24939-81, ani żadne inne dokumenty regulacyjne nie określają, kto i jak powinien określić wielkość tej siły i w jakim kierunku powinna ona działać na kaliber.

Z tego możemy wyciągnąć jednoznaczny wniosek, zgodnie z którym nie ma jednej metodologii stosowania kalibrów określonych w odpowiednich przepisach.

Ponadto naszym zdaniem przy omawianiu wymagań dotyczących badań gwintów urządzeń grzewczych wskazane jest uwzględnienie podobnych warunków norm dla elementów instalacji grzewczych bezpośrednio połączonych z urządzeniami grzewczymi.

Zatem w sekcji „2. Odniesienia do przepisów” GOST 30815-2002 „Automatyczne termostaty do urządzeń grzewczych systemów podgrzewania wody w budynkach” Wspomniano GOST 6357-81, jednak nie jest on używany w dalszej części tekstu. Być może z tego powodu w nowym wydaniu GOST 30815-2019 GOST 6357-81 jest całkowicie nieobecny na liście odniesień regulacyjnych.

Ponadto w GOST 21345-2005 „Stożkowe i cylindryczne zawory kulowe” nie wspomniano również o GOST 6357.

Zatem w normach GOST 30815-2019 i GOST 21345-2005 dla elementów systemów grzewczych bezpośrednio podłączonych do urządzeń grzewczych nie ma wymagań dotyczących testowania gwintów na zgodność z GOST 6357-81.

W związku z tym nie jest jasne, jaki dokładnie cel realizują autorzy propozycji kontroli gwintów urządzeń grzewczych za pomocą dodatkowych mierników gładkich bez wprowadzania jakiejkolwiek kontroli na gwintach elementów instalacji grzewczych bezpośrednio podłączonych do urządzeń grzewczych.

Naszym zdaniem prowadzenie jakichkolwiek dyskusji na temat stosowania sprawdzianów gładkich do monitorowania gwintów wewnętrznych urządzeń grzewczych jest całkowicie bezcelowe w obecności:

• rozbieżności pomiędzy średnicą nominalną gwintu wewnętrznego a średnicą nominalną otworu gładkiego określoną w tym artykule,
• brak jednolitej, zatwierdzonej metodologii stosowania kalibrów,
• brak jakichkolwiek wymagań dotyczących gwintów i sposobów ich kontroli w odniesieniu do elementów systemów grzewczych podłączonych bezpośrednio do urządzeń grzewczych.

Dodatkowo w celu ustalenia zależności jak wyniki badań miernikami gładkimi wpływają na wytrzymałość połączeń gwintowych urządzeń grzewczych przeprowadziliśmy szereg badań. Do badań wybrano osiem próbek trzech typów sekcji grzejników:

• aluminium (AL),
• bimetaliczne ze stalowymi pionowymi i poziomymi kanałami przewodzącymi ciepło (BM),
• grzejniki aluminiowe ze stalowymi pionowymi kanałami przewodzącymi ciepło (ASVK).

Wszystkie próbki zostały przebadane sprawdzianami gwintowanymi (przechodnimi i nieprzechodnimi) oraz dodatkowo sprawdzianami gładkimi. Wyniki badań miernikami gładkimi przedstawiono w tabeli 6.

Próbki 7 i 8 wybrano tak, aby nieprzechodzący gładki sprawdzian pasował swobodnie, bez wysiłku, z niewielkim luzem do gwintowanego otworu sekcji chłodnicy. Próbki zakręcano za pomocą korków gwintowanych zalecanych przez producenta grzejnika. Statyczne próby rozciągania prowadzono aż do momentu uszkodzenia próbek w certyfikowanym laboratorium.

Tabela 6

Wyniki statycznej próby rozciągania

Wyniki testów potwierdzają oficjalne protokoły laboratorium badawczego, nagrania wideo i zdjęcia.

Na przykładzie próbki nr 4 wyraźnie widać, że podczas badania grzejnika bimetalicznego dochodzi do odkształcenia połączenia gwintowego.

Podczas badania grzejnika aluminiowego oraz grzejnika ze stalowym kanałem przewodzącym ciepło, doszło do zniszczenia korpusu sekcji grzejnika.

Z podanych danych wynika, że ​​gwint grzejnika, który nie został poddany badaniu z gładkim przejściem (próbka 1, 6) lub nieprzelotem (próbka 7, 8), ale w pełni spełnia wymagania GOST - 6357, testowany za pomocą sprawdzianów do gwintów, tworzy takie połączenie gwintowe, którego granica, której proporcjonalne odkształcenie wielokrotnie przekracza wartości ciśnienia, jakie mogą wytrzymać inne elementy systemów grzewczych.

Wskazuje także, że grzejniki, których gwinty nie były badane żadną gładkościomierzem, pod względem niezawodności i bezpieczeństwa w zakresie zniszczenia połączenia gwintowego, wykazały podobne, a w niektórych przypadkach lepsze wyniki w porównaniu do grzejników, których gwinty były badane zarówno gładkie kalibry.

To po raz kolejny dowodzi, że sprawdzanie gwintów gładkimi sprawdzianami w żaden sposób nie wpływa na wytrzymałość połączenia gwintowego grzejnika, a co za tym idzie, na bezpieczeństwo i niezawodność tego urządzenia.

Ponadto dla próbek nr 7 i nr 8 obciążenie niszczące połączenia gwintowego okazało się wyższe niż obciążenie niszczące korpusu sekcji grzejnika aluminiowego i grzejnika z pionowym kanałem stalowym. Co szczególnie istotne, grzejniki aluminiowe ze stalowym kanałem pionowym wykazały gorsze wyniki niż konwencjonalny grzejnik aluminiowy.

Na podstawie wszystkich powyższych informacji w tym artykule możemy jednoznacznie stwierdzić, że obecnie oferowane metody monitorowania gwintów wewnętrznych urządzeń grzewczych przy użyciu wyłącznie sprawdzianów do gwintów (punkt 8.2. GOST 31311-2005) są więcej niż wystarczające do produkcji urządzenia grzewcze niezawodne i bezpieczne dla konsumentów.