В останні роки все більшої популярності серед секційних опалювальних приладів заслужено набувають біметалічні радіатори зі сталевими колекторами та зовнішнім алюмінієвим корпусом. Відповідно до європейських технологій внутрішнє різьблення опалювальних приладів у більшості виробників виконується методом накатки.Накатне різьблення забезпечує довговічне та безпечне різьбове з'єднання, про що свідчить багаторічна практика успішного використання біметалічних радіаторів.
У відповідність до ГОСТ 31311-2005 «Прилади опалювальні. Загальні технічні умови» (п.8.2.) різьбові з'єднання опалювальних приладів зазнають різьбових калібрів. У той же час, окремі виробники радіаторів, які використовують нарізну технологію, а також некомерційні галузеві об'єднання неодноразово пропонували/зверталися до різних державних органів, відомств, служб з вимогою додатково перевіряти внутрішнє різьблення гладкими калібрами.
У цій роботі розглядається питання про обґрунтованість даних пропозицій та доцільність запровадження такої додаткової вимоги на прикладі різьблення G1, яке використовується на більшості опалювальних приладів.
Для початку розглянемо основні вимоги виконання трубного різьблення.
- Параметри циліндричного трубного різьблення визначаються ГОСТ 6357-81 «Основні норми взаємозамінності. Різьблення трубне циліндричне», згідно з яким:
Номінальний профіль різьблення та розміри його елементів повинні відповідати зазначеним на кресленні 1:
Креслення 1
d - зовнішній діаметр зовнішньої різьблення (труби); d1 - внутрішній діаметр зовнішньої різьби; d2 – середній діаметр зовнішньої різьби; D - зовнішній діаметр внутрішнього різьблення (муфти); D1 - внутрішній діаметр внутрішньої різьби; D2-середній діаметр внутрішнього різьблення; Р – крок різьблення; Н – висота вихідного трикутника; Н1 – робоча висота профілю; R - радіус закруглення вершини та западини різьблення.
Розміри зазначених вище показників у міліметрах для різьблення G1 наведено в Таблиці 1:
Таблиця 1
| Крок Р | Н | Н1 | R | |||
| 33,249 | 31,770 | 30,2 2 ,217774 | 1,478515 | 0,317093 |
При цьому, згідно того ж ГОСТ 6357-81, допускається виконання різьблення з відхиленнями від заданих значень (допуски), при дотриманні яких різьблення також буде відповідати ГОСТ 6357-81.
Схеми полів допусків зовнішнього та внутрішнього різьблення наведені на Кресленні 2.
Відхилення відраховують від номінального (ідеального) профілю різьблення у напрямку перпендикулярному до осі різьблення.
Креслення 2
es - верхнє відхилення діаметрів зовнішньої різьби; ES - верхнє відхилення діаметрів внутрішнього різьблення; ei - нижнє відхилення діаметрів зовнішньої різьби; EI - нижнє відхилення діаметрів внутрішнього різьблення.
- допуски діаметрів d, d2, D1, D2
Числові значення допусків діаметрів зовнішнього та внутрішнього різьблення повинні відповідати наведеним у Таблиці 3:
Таблиця 3
| Позначення розміру різьби | Крок P, мм | Внутрішнє різьблення | |||||
| Діаметри різьблення | |||||||
| середній діаметр зовнішньої різьби | середній діаметр внутрішнього різьблення | внутрішній діаметр внутрішнього різьблення | |||||
| Td | |||||||
| TD2 | |||||||
| Клас В | Клас АКлас В | G1 | 2,309 | ||||
| 180 | 360 | 360 | 640 | ||||
Зазначимо, що, згідно з Таблице 1, величина H1 (робоча висота профілю різьби) дорівнює 1,478515 мм, а, відповідно до Таблиці 3, допуски по внутрішньому діаметру внутрішньої різьби D1 і зовнішньому діаметру зовнішньої різьби d4 мкм та 360 мкм відповідно.На кресленні 3 наведені профілі внутрішньої та зовнішньої різьби G1, виконані з максимальним допустимим відхиленням від номінального профілю відповідно до Таблиці 3. При цьому зазначені профілі різьблення повністю відповідають вимогам ГОСТ 6357-81.
Креслення 3
На кресленні виразно видно, що в цьому випадку тільки 32,4% висоти профілю різьблення бере участь у різьбовому з'єднанні.
У зв'язку з цим викликає особливе здивування позиція деяких виробників опалювальних приладів, а також профільних галузевих об'єднань, які вважають неприпустимим визнання різьблення придатним у разі, якщо профіль різьблення становить лише 38% від номіналу. Очевидно, дані виробники та об'єднання просто не розуміють елементарних основ ГОСТ 6357-81 у частині того, яке саме різьблення (з якими розмірами) вважається виконаним відповідно до даного ГОСТ.
На нашу думку, необхідність таких значних допусків пов'язана з вимогою пункту 5.1.6 «СП 73.13330.2016 Внутрішні санітарно-технічні системи будівель», згідно з яким «при складанні вузлів різьбові з'єднання повинні бути ущільнені. застосовувати стрічку ФУМ або лляне пасмо за ГОСТ Р 53484, просочену свинцевим суриком або білилами, замішаними на натуральній оліфі, або спеціальними пастами-герметиками, що ущільнюють».
А тепер перейдемо до розгляду основного питання цієї статті: наскільки доцільним є внесення до нормативної документації щодо контролю різьблення опалювальних приладів вимоги про обов'язкову перевірку внутрішнього різьблення гладкими калібрами.
Проаналізуємо пропозицію контролю внутрішнього різьблення опалювальних приладів гладким прохідним калібром:
Розглянемо ідеальний варіант, коли внутрішнє різьблення виконано у найсуворішій відповідності до ГОСТ 6357-81, тобто. ідеально за номінальним профілем без будь-яких допусків. В цьому випадку, згідно з Таблице 2, внутрішній діаметр різьби складе 30,291 мм.
Спробуємо перевірити дане різьблення гладким прохідним калібром.
Відповідно до пункту 6.2. ГОСТ 2533-88 «Калібри для трубного різьблення. Допуски» розміри діаметрів гладких калібрів для контролю зовнішнього та внутрішнього різьблення повинні визначатися за формулами, зазначеними в Таблиці 4.
Таблиця 4
| Позначення (номер виду) калібра | калібра | Діаметр калібру | |
| Номінал | Гранічне відхилення | ||
| Калібр-пробка гладкий прохідний |  |  |
|
| НЕ (24) | Калібр-пробка гладкий непрохідний |  |  |
Значення показників H1 та Z1 наведено в Таблиці 5.
Таблиця 5
| Значення TD1 за ГОСТ 6357 | H1, мкм | |
| 26 |
З аналізу даних наведених вище таблиць слід, що діаметр гладкого прохідного калібру дорівнюватиме:
- номінальне значення: D1+ 52 мкм=30,343 мм
- значення з граничним верхнім відхиленням: D1+ 52 мкм + 13 мкм=30,356 мм
- значення з граничним нижнім відхиленням: D1+ 52 мкм - 13 мкм=30,330 мм
Зазначимо, що згідно з п.2.3. Додатка 2 «Правила застосування калібрів» до ГОСТ 24939-81 «Калібри для циліндричних різьблень», «гладкий прохідний калібр повинен вільно входити в контрольоване різьблення під дією власної ваги або певної сили».
У зв'язку з цим ми отримуємо парадоксальну картину, при якій гладкий прохідний калібр, що не має зносу, мінімально можливий діаметр якого становить 30,330 мм повинен вільно увійти в ідеально виконану за ГОСТ 6357-81 різьблення, діаметр якої становить 30,291 мм ( (номінал), що в принципі неможливо.
Таким чином, при проведенні перевірки ідеально виконаної за ГОСТ 6357-81 різьблення гладким прохідним калібром, дане різьблення буде визнано таким, що не відповідає ГОСТ 6357-81, що саме по собі є абсурдом.
Почасти це пояснює випадки, коли різьбові з'єднання, виконані за ГОСТ 6357-81 клас А, що вимагають більш точного виконання різьблення з точки зору допустимих відхилень (допусків), бракуються під час перевірки гладким прохідним калібром.
З огляду на викладене можна зробити висновок, що введення додаткової вимоги перевірки внутрішнього різьблення опалювальних приладів гладкими прохідними калібрами не тільки не забезпечить контроль за виконанням різьблення на відповідність ГОСТ 6357-81, а, навпаки, призведе до абсурдної ситуації, коли виконано у повній відповідності до вимог ГОСТ опалювальні прилади будуть визнані бракованими.
Далі проаналізуємо пропозицію контролю внутрішнього різьблення опалювальних приладів гладким непрохідним калібром:
Розглянемо варіант, коли внутрішнє різьблення виконано у повній відповідності до ГОСТ 6357-81, але з максимальним передбаченим ГОСТ допуском - 640 мкм (див. показник TD1 Таблиця 3). У цьому випадку внутрішній діаметр різьблення складе 30,931 мм.
Спробуємо перевірити дане різьблення гладким непрохідним калібром.
З аналізу даних, наведених у Таблиці 4 і Таблиці 5, слід, що діаметр гладкого непрохідного калібру дорівнюватиме:
- номінальне значення: D1+ 640 мкм=30,931 мм
- значення у граничним верхнім відхиленням: D1+ 640 мкм + 13 мкм=30,944 мм
- значення у граничним нижнім відхиленням: D1+ 640 мкм - 13 мкм=30,918 мм
Зазначимо, що згідно з п.2.4. Додатка 2 «Правила застосування калібрів» до ГОСТ 24939-81 «Калібри для циліндричних різьблень», «гладкий непрохідний калібр не повинен входити в контрольоване різьблення під дією власної ваги або певної сили».
У зв'язку з цим ми знову отримуємо парадоксальну картину, при якій гладкий НЕпрохідний калібр, що не має зносу, мінімально можливий діаметр якого становить 30,918 мм. складає 30, 931 мм, що в принципі неможливо.
Таким чином, при проведенні перевірки виконаної за ГОСТ 6357-81 різьблення гладким НЕпрохідним калібром, дане різьблення буде визнано таким, що не відповідає ГОСТ 6357-81, що саме по собі є абсурдом.
З огляду на викладене можна зробити висновок, що введення додаткової вимоги перевірки внутрішнього різьблення опалювальних приладів гладкими непрохідними калібрами не забезпечить контроль за виконанням різьблення на відповідність ГОСТ 6357-81.
Таким чином, наведений вище аналіз однозначно свідчить про те, що застосування гладких калібрів не тільки не здатне однозначно встановити відповідність або невідповідність різьблення вимогам ГОСТ 6357-81, але може також спричинити визнання повністю відповідного даному ГОСТу різьблення.
Особливий інтерес становлять і самі правила застосування гладких калібрів. Вони викладені в ГОСТ 24939-81 «Калібри для циліндричних різьблень» (Додаток 2 «Правила застосування калібрів»).
Так, для гладкого прохідного калібру-пробки передбачено вимогу, за яким калібр повинен вільно входити в контрольоване різьблення під дією власної ваги або певної сили, а для гладкого непрохідного калібру-пробки вимога, за яким даний калібр не повинен входити в контрольоване різьблення під дією власної ваги або певної сили.
При цьому ні Правила застосування калібрів, ні ГОСТ 24939-81, ні будь-які інші нормативні документи не встановлюють, хто і як повинен визначати величину цієї сили, і в якому напрямку вона має діяти на калібр.
З цього можна зробити однозначний висновок, згідно з яким відсутня єдина встановлена відповідними нормативно-правовими актами методика застосування калібрів.
Крім цього, на наш погляд, при обговоренні вимог до випробування різьблення опалювальних приладів доцільно розглянути аналогічні умови стандартів для елементів системи опалення, які безпосередньо приєднуються до опалювальних приладів.
Так, у розділі «2. Нормативні посилання» ДЕРЖСТАНДАРТ 30815-2002 «Терморегулятори автоматичні опалювальних приладів систем водяного опалення будівель» ДЕРЖСТАНДАРТ 6357-81 згадується, однак, надалі в тексті не використовується. Можливо з цієї причини у новій редакції ГОСТ 30815-2019 у переліку нормативних посилань ГОСТ 6357-81 зовсім відсутня.
Крім цього, в ГОСТ 21345-2005 «Крани кульові конусні та циліндричні» ГОСТ 6357 також не згадується.
Таким чином, у стандартах ГОСТ 30815-2019 та ГОСТ 21345-2005 на елементи систем опалення, що безпосередньо приєднуються до опалювальних приладів, вимоги щодо випробування різьблення на відповідність ГОСТ 6357-81 повністю відсутні.
У зв'язку з чим незрозуміло, яку саме мету переслідують автори пропозицій контролю різьблення саме опалювальних приладів додатково гладкими калібрами без встановлення взагалі будь-якого контролю різьблення елементів систем опалення, що безпосередньо приєднуються до опалювальних приладів.
На нашу думку, абсолютно безглуздо вести будь-яке обговорення застосування гладких калібрів для контролю внутрішнього різьблення опалювальних приладів за наявності:
- вказаних у цій статті невідповідностей між номінальним діаметром внутрішнього різьблення та номінальним діаметром гладкого прохідного калібру,
- відсутності єдиної затвердженої методики застосування калібрів,
- відсутності будь-яких вимог до різьблення та методів її контролю щодо елементів систем опалення, що безпосередньо приєднуються до опалювальних приладів.
Додатково, з метою встановлення залежності того, як впливають на міцність різьбового з'єднання опалювальних приладів результати перевірки гладкими калібрами, нами було проведено низку випробувань. Для випробувань було підібрано вісім зразків секцій радіаторів трьох видів:
- алюмінієві (АЛ),
- біметалічні зі сталевими вертикальними та горизонтальними теплопровідними каналами (БМ),
- алюмінієві радіатори зі сталевими вертикальними теплопровідними каналами (АСВК).
Всі зразки пройшли перевірку різьбовими (прохідним та непрохідним) калібрами, а також додатково були перевірені гладкими калібрами. Результати перевірки гладкими калібрами наведено в Таблиці 6.
Зразки 7 і 8 були підібрані так, що гладкий непрохідний калібр вільно без зусиль з невеликим люфтом входив в різьбовий отвір секцій радіаторів. У зразки були загвинчені різьбові пробки, які рекомендує виробник радіаторів. Випробування проводилися на статичне розтягнення до руйнування зразків у сертифікованій лабораторії.
Таблиця 6
Результати випробування на статичне розтягування
| Номер зразка | Вид радіатора | Перевірка гладким непрохідним калібром | Руйнівне навантаження, Н | Межа пропорційності.Бар | |
| 1 | БМ | негативно | позитивно48 791 | 604,10 | |
| АСВК | позитивно | позитивно | 4 | 525,713 | |
| позитивно | позитивно | 35 309 | 444,65 | 4 | БМ |
| позитивно | 108 272 | 1249,13 | 5 | позитивно | |
| 39 924 | 6 | БМ | отрицательно | ||
| 1061,17 | БМ | позитивно | негативно | ||
| 8 | БМ | негативно | 52 987 | ||
Результати випробувань підтверджені офіційними протоколами випробувальної лабораторії, відео та фото зйомкою.
На прикладі зразка №4 виразно видно, що при випробуванні біметалічного радіатора деформація відбувається в різьбовому з'єднанні.
При випробуванні алюмінієвого радіатора та радіатора зі сталевим теплопровідним каналом руйнування відбувалося в корпусі секції радіатора.
З наведених даних випливає, що різьблення радіатора опалення, що не пройшло перевірку гладким прохідним (зразка 1, 6) або непрохідним (зразка 7, 8) калібром, однак повністю відповідає вимогам ГОСТ - 6357, при проведенні перевірки різьбами таке різьбове з'єднання, межа пропорційної деформації якого багаторазово перевищує величини тисків, які можуть витримати інші елементи систем опалення.
Показовим є також той момент, що радіатори, чиї різьби не пройшли перевірку будь-яким гладким калібром, за своєю надійністю та безпекою в частині руйнування різьбового з'єднання показали схожий, а в деяких випадках і кращий результат порівняно з тими радіаторами , чия різьба пройшла перевірку обома гладкими калібрами.
Це в черговий раз доводить, що перевірка різьблення гладкими калібрами жодним чином не впливає на міцність різьбового з'єднання радіатора опалення і, як наслідок, на безпеку та надійність даного приладу.
Більше того, для зразків №7 і №8 руйнівне навантаження різьбового з'єднання виявилося вище навантаження руйнування корпусу секції алюмінієвого радіатора та радіатора з вертикальним сталевим каналом. Особливо показово, що алюмінієві радіатори зі сталевим вертикальним каналом показали гірші результати, ніж звичайний алюмінієвий радіатор.
Виходячи з усього вищевикладеного в цій статті, ми можемо зробити однозначний висновок, що передбачені в даний час методи контролю внутрішнього різьблення опалювальних приладів тільки різьбовими калібрами (п.8.2. ГОСТ 31311-2005) є більш ніж достатніми для виробництва надійних та безпечних для споживача опалювальних приладів.