Трубная цилиндрическая резьба

Трубная цилиндрическая резьба — это резьбовое соединение, применяемое для герметичного соединения труб, арматуры и фитингов в системах водоснабжения, отопления, газоснабжения и других трубопроводах. Относится к классу дюймовых резьб с треугольным профилем и закруглёнными вершинами и впадинами, что обеспечивает повышенную прочность и плотность соединения. Основной стандарт в России и странах СНГ — ГОСТ 6357-81, который соответствует международному стандарту ISO 228-1.

История

Трубная цилиндрическая резьба получила распространение в XIX веке с развитием паровых машин и водопроводных систем. В Великобритании, где дюймовая система мер была традиционной, инженеры столкнулись с необходимостью создания универсального стандарта для соединения труб. В 1841 году Джозеф Уитворт предложил резьбу с углом профиля 55° и закруглёнными кромками, которая стала основой для британского стандарта BSW (British Standard Whitworth). Впоследствии на её основе разработали трубную резьбу BSP (British Standard Pipe), которая впоследствии была принята в большинстве стран мира, включая Российскую империю, а затем и СССР.

В СССР стандартизация трубной резьбы была проведена в 1930-х годах. В 1952 году утверждён ГОСТ 6357-52, который в 1981 году был заменён на действующий ГОСТ 6357-81. Этот стандарт гармонизирован с международным ISO 228-1:1982, что обеспечивает взаимозаменяемость с продукцией зарубежных производителей, за исключением стран, использующих американский стандарт NPT (National Pipe Thread), который имеет коническую форму и угол профиля 60°.

Классификация

Трубная цилиндрическая резьба делится на два основных типа по назначению:

• Цилиндрическая (G) — резьба с постоянным диаметром по всей длине, используется для соединений, где герметичность достигается за счёт уплотнительных материалов (лента ФУМ, пакля, герметик). Обозначается буквой G (от англ. gas — газ) и номинальным диаметром в дюймах, например G1/2".
• Коническая (R) — резьба с уменьшающимся диаметром к концу трубы, обеспечивает самоуплотнение за счёт деформации профиля. В России стандартизирована ГОСТ 6211-81. Обозначается буквой R (от англ. pipe — труба) и размером, например R1/2".

В контексте трубной цилиндрической резьбы наиболее распространён тип G. Также выделяют резьбу с мелким шагом (G-мелкая), которая применяется в тонкостенных трубах и для точных регулировок.

Устройство и характеристики

Профиль резьбы

Профиль трубной цилиндрической резьбы — треугольный с углом при вершине 55° (по британскому стандарту). Вершины и впадины закруглены, что снижает концентрацию напряжений и улучшает герметичность. Высота исходного профиля (H) вычисляется по формуле: H = 0,960491 × P, где P — шаг резьбы. Рабочая высота профиля (H1) составляет 0,640327 × P.

Основные параметры

Согласно ГОСТ 6357-81, для трубной цилиндрической резьбы установлены следующие параметры:

• Номинальный диаметр (DN) — условный проход трубы в дюймах, например 1/2", 3/4", 1". Фактический наружный диаметр резьбы больше номинального (например, для G1/2" наружный диаметр составляет 20,955 мм).
• Шаг резьбы (P) — расстояние между соседними витками. Для каждого размера шаг стандартизирован: для G1/2" — 1,814 мм (14 ниток на дюйм), для G3/4" — 1,814 мм, для G1" — 2,309 мм (11 ниток на дюйм).
• Число витков на дюйм (TPI) — количество витков, приходящихся на один дюйм длины резьбы. Для G1/2" — 14 TPI, для G1" — 11 TPI.
• Длина свинчивания — стандартная длина резьбы, которая зависит от диаметра и составляет от 10 до 30 мм для малых размеров и до 50 мм для крупных.

Таблица основных размеров трубной цилиндрической резьбы (ГОСТ 6357-81)

Обозначение

На чертежах и в спецификациях трубная цилиндрическая резьба обозначается буквой G, за которой следует номинальный диаметр в дюймах, например G1/2". Для левой резьбы добавляется обозначение LH (Left Hand), например G1/2" LH. В некоторых стандартах также указывается класс точности (A или B), где класс A — более точный, класс B — менее точный.

Применение

Трубная цилиндрическая резьба применяется в следующих областях:

• Водоснабжение и отопление — соединение металлических и пластиковых труб, установка кранов, вентилей, фитингов (муфт, угольников, тройников). Для герметизации используется лента ФУМ, пакля с герметиком или анаэробные фиксаторы резьбы.
• Газоснабжение — в газопроводах низкого и среднего давления (до 0,6 МПа). Для газовых соединений обязательно применение уплотнительных материалов, устойчивых к воздействию газа (например, лента ФУМ или специальные пасты). В России газовые соединения должны соответствовать требованиям СП 62.13330.2011.
• Пневматика и гидравлика — в системах сжатого воздуха и гидравлических системах низкого давления (до 1,0 МПа). Для высоких давлений (свыше 1,6 МПа) чаще применяется коническая резьба или метрическая резьба с уплотнительными кольцами.
• Сантехническое оборудование — подключение смесителей, душевых леек, унитазов, водонагревателей. В бытовой сантехнике наиболее распространены размеры G1/2" и G3/4".
• Нефтяная промышленность — для соединения трубопроводов, транспортирующих нефть и нефтепродукты, при низких давлениях. Для высоких давлений и агрессивных сред применяются специальные резьбы (например, API).

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Простота изготовления — резьба нарезается на токарных станках или с помощью плашек, не требует сложного оборудования.
• Взаимозаменяемость — стандартизация по ГОСТ и ISO обеспечивает совместимость деталей разных производителей.
• Надёжность — при правильной установке и использовании уплотнителей обеспечивает герметичное соединение, выдерживающее давление до 1,6 МПа (для воды) и до 0,6 МПа (для газа).
• Возможность многократного использования — резьбу можно разбирать и собирать несколько раз, заменяя уплотнитель.

Недостатки

• Необходимость уплотнения — без уплотнительных материалов соединение негерметично, так как профиль резьбы не обеспечивает самоуплотнения.
• Ограничение по давлению — при высоких давлениях (свыше 2,0 МПа) цилиндрическая резьба уступает конической или фланцевым соединениям.
• Износ — при частом разборке-сборке резьба может повреждаться, особенно на мягких материалах (латунь, алюминий).
• Коррозия — на стальных трубах без защитного покрытия резьба подвержена коррозии, что снижает срок службы.

Стандарты и нормативные документы

В России и странах СНГ трубная цилиндрическая резьба регламентируется следующими документами:

• ГОСТ 6357-81 — «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная цилиндрическая». Устанавливает профиль, размеры, допуски и обозначения.
• ГОСТ 6211-81 — «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная коническая». Дополняет цилиндрическую резьбу для конических соединений.
• ISO 228-1:1982 — «Pipe threads where pressure-tight joints are not made on the threads — Part 1: Dimensions, tolerances and designation». Международный аналог ГОСТ 6357-81.
• BS 2779 — британский стандарт для трубной цилиндрической резьбы, предшественник ISO 228-1.

В США и Канаде используется другой стандарт — NPT (National Pipe Thread) , который имеет коническую форму и угол профиля 60°. Соединения по стандарту NPT несовместимы с трубной цилиндрической резьбой G, что требует использования переходных фитингов.

Интересные факты

• Трубная цилиндрическая резьба является одной из немногих дюймовых резьб, сохранившихся в международной практике, несмотря на переход большинства стран на метрическую систему.
• В быту часто используется термин «дюймовая резьба» для обозначения трубной резьбы, хотя технически это неверно: дюймовая резьба может быть как трубной, так и крепёжной (например, UNC/UNF).
• В советской сантехнике резьба G1/2" была наиболее распространённой, что привело к появлению поговорки «полдюйма — это полдюйма, а не 12,7 мм» (фактический наружный диаметр G1/2" составляет 20,955 мм, а не 12,7 мм, как можно было бы ожидать из названия).
• Для герметизации трубной резьбы в газовых системах запрещено использовать лён (паклю) без специальной пропитки, так как он может рассыхаться и вызывать утечку газа. В России для газовых соединений рекомендуется применять ленту ФУМ или анаэробные герметики.

Источники

• ГОСТ 6357-81. «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная цилиндрическая». — М.: Стандартинформ, 2006.
• ISO 228-1:1982. «Pipe threads where pressure-tight joints are not made on the threads — Part 1: Dimensions, tolerances and designation».
• Анурьев В. И. «Справочник конструктора-машиностроителя». — М.: Машиностроение, 2001. — Т. 1.
• Биргер И. А., Иосилевич Г. Б. «Резьбовые соединения». — М.: Машиностроение, 1973.
• СП 62.13330.2011. «Газораспределительные системы. Актуализированная редакция СНиП 42-01-2002».