Типы трубной резьбы: особенности, различия, области применения и обработка на станках с ЧПУ.

Трубная резьба широко используется для соединения труб, фитингов, клапанов, коллекторов и компонентов управления потоками жидкости в гидравлических, пневматических, сантехнических и нефтегазовых системах. Как правило, она требует чрезвычайно высокой герметичности. Так как же можно изготовить высококачественную трубную резьбу?

В этом руководстве объясняются основные типы резьбы для труб, как их идентифицировать, где они используются и как обработка на станках с ЧПУ помогает производить точные резьбовые компоненты.

Что такое трубная резьба?

Резьба на трубах обычно обрабатывается в виде внутренних или внешних спиральных структур на компонентах, специально предназначенных для механических соединений между трубопроводами и обеспечения герметизации. Качественная резьба на трубах обеспечивает беспрепятственное течение жидкостей и газов и выдерживает внутреннее давление.

Трубная резьба против обычной винтовой резьбы

Трубная резьба и обычная резьба создаются с различными характеристиками для разных целей. Трубная резьба предназначена для соединения труб и фитингов в гидравлических, пневматических или нефтегазовых системах. Однако обычная резьба в основном используется для крепления и сборки. Теперь давайте рассмотрим различия между трубной резьбой и обычной резьбой с помощью следующей таблицы:

Характеристики трубной резьбы

К основным признакам, используемым для определения и идентификации резьбы трубы, относятся:

Номинальный размер

Размеры резьбы труб являются номинальными обозначениями и обычно не совпадают с измеренным наружным диаметром резьбы.

Диаметр резьбы

Это определяет, можно ли правильно соединить наружную и внутреннюю резьбу в пределах требуемого допуска. В частности, диаметр резьбы включает в себя:

• Основной диаметр резьбы
• Малый диаметр резьбы
• Диаметр шага резьбы

Поток резьбы

• Он отвечает за контроль степени плавности соединения резьбовых соединений мужского и женского типов.
• Влияет на распределение нагрузки и сопротивление истиранию.
• Фиксированный шаг резьбы обеспечивает взаимозаменяемость труб и фитингов разных производителей.
• Обеспечивает хороший контакт по всей поверхности резьбы.

Угол резьбы

• Резьба NPT и NPTF имеет угол 60 градусов.
• BSPT и BSPP используют форму Уитфорта под углом 55 градусов.

Формы нитей 

1. Коническая резьба: Диаметр конической резьбы постепенно изменяется по всей ее длине. Такая форма резьбы обеспечивает герметизацию за счет натяга резьбы и герметика.
2. Прямая (параллельная): Параллельная резьба поддерживает постоянный диаметр. В отличие от конической трубной резьбы, прямая трубная резьба может обеспечивать герметизацию только с помощью уплотнительных колец, прокладок или других методов герметизации.

Функции трубной резьбы

• Выдерживает внутреннее давление, сохраняя при этом прочность соединений.
• Ответственность за соединение труб и фитингов.
• Обеспечивает сборку и разборку системы.
• Незаменим для предотвращения протечек.

Как определить тип резьбы на трубах?

Тип трубной резьбы можно определить по следующим параметрам:

Существует несколько типов резьбы для труб, но их можно определить по следующим параметрам:

Идентификационные знаки

Каждая резьба на трубе имеет свою собственную штампованную маркировку. ½ NPT — это американский стандарт, обозначающий коническую резьбу диаметром ½ дюйма. Стандартная маркировка, используемая для трубной резьбы.

Измерение диаметра

Два типа трубной резьбы можно различить, измерив внутренний диаметр, внешний диаметр и шаг резьбы. Например, два типа трубной резьбы, ½ NPT и ½ BSPT, имеют внешний диаметр 0.840” и 0.825” соответственно.

Проверьте конусность резьбы

Конусность резьбы (1:16) характерна как для резьбы NPT, так и для резьбы BSPT. Различие заключается в угле профиля резьбы.

• Угол профиля резьбы NPT = 60°

• Угол профиля резьбы BSPT = 55°

Используйте инструменты идентификации потоков

Для определения типов резьбы труб доступно несколько инструментов. Например, можно использовать резьбовой штангенциркуль. Он измеряет внешний диаметр, а каждый тип резьбы имеет свой собственный размер внешнего диаметра.

Какие бывают типы трубной резьбы?

Типы трубной резьбы определяются в основном на основе двух факторов:

• По геометрическим особенностям

Геометрия резьбы в трубах делит её на два типа: параллельная резьба и коническая резьба.

• По стандартам трубной резьбы.

Международные и региональные стандарты также разделяют резьбу на трубные резьбы. Эти резьбы различаются по углу, шагу, конусности и т. д. К основным стандартам обычно относятся NPT, API, BSP и ISO.

Геометрические особенности резьбы труб

Резьба на трубах может быть конической или параллельной. Это изменение геометрии резьбы определяет некоторые важные области применения. В этом разделе мы рассмотрим некоторые особенности геометрии трубной резьбы:

Конические резьбы

Если труба имеет коническую резьбу, это означает, что она может выдерживать высокое давление. Диаметр уменьшается по длине. Она обладает самозатягивающимся механизмом, но требует герметика, например, из ПТФЭ. Такая геометрия распространена в резьбах NPT и BSPT. Она часто используется в гидравлических и газовых системах.

Параллельные потоки

• Диаметр не меняется по длине, а остается постоянным.
• Простота сборки и демонтажа
• Используется, когда требуется многократное подключение.
• Для герметизации потребуются другие уплотнительные детали (уплотнительные кольца или шайбы).
• Типичные области применения включают пневматические и низконапорные системы.
• Присутствует в BSPP и NPSM

Форма резьбы

Вот основные виды резьбы, доступные для труб:

Нить Витворта

• Гребни и корни округлые.
• Угол: 55 ^o
• Используется в BSPT/BSPP
• Улучшает плавность зацепления и повышает устойчивость к усталости.

Трапециевидный

Он используется в деталях, передающих энергию, таких как ходовые винты и домкраты. Для герметизации труб он не применяется.

V-образная резьба

• Угол: 60 ^o
• Форма представляет собой острый V-образный профиль.
• Подходит для обеспечения прочности и умеренной герметизации.
• Используется в NPT/NPS

Резьбу ISO и NPT нельзя использовать вместе из-за различий в углах, методах герметизации, шаге резьбы и допусках.

Метод запечатывания

Для герметизации используются следующие методы:

1. Лента из ПТФЭ: широко используется в сантехнике, пневматике и гидравлике.
2. Металл-металл: Резьба NPTF разработана для увеличения контакта между сопрягаемыми гребнями и корнями и уменьшения пути спиральной утечки.
3. Резьбовой герметик: пастообразный или жидкий, используется для герметизации и широко применяется в промышленности.
4. Уплотнительное кольцо (O-ring): Уплотнительное кольцо обеспечивает герметичность и используется в прямых резьбах BSPP и SAE.

Стандарты резьбы для труб

Стандарты на трубную резьбу определяют размеры, допуски и требования к герметизации для надежных соединений в различных областях применения. Однако они различаются в зависимости от региона и отрасли. Здесь мы представим различные стандарты и их типичные типы трубной резьбы.

Американский (ANSI / ASME)

Стандарты резьбы для труб определяют способ соединения труб. В Соединенных Штатах соединение труб осуществляется в соответствии со стандартом ANSI/ASME, используются следующие типы резьбы: NPT, NPTF и NPS. В таблице ниже вы можете узнать об их характеристиках, методах герметизации и областях применения.

Европейские стандарты резьбы

В Европе для соединения труб под давлением широко используются резьбы BSPT (конические) и BSPP (параллельные). Теперь рассмотрим их подробнее:

Международные стандарты ИСО

В стандартах ISO различают резьбовые соединения, герметизация которых осуществляется непосредственно на резьбе, и резьбовые соединения, в которых используется отдельный уплотнительный элемент.

• ISO 7-1: Стандарт для резьбовых соединений труб, обеспечивающих герметизацию за счет самой резьбы.
• ISO 228-1: Стандарт для трубной резьбы, в которой для обеспечения герметизации резьбе необходимы дополнительные компоненты.

Резьба API для нефтепромыслов

Стандарты API определяют специализированные типы резьбы для труб и методы резьбовых соединений, используемые в нефтегазовой отрасли. К таким типам резьбы относятся:

Области применения различных типов трубной резьбы

Каждый тип трубной резьбы имеет своё применение. Это означает, что для каждого применения используется свой тип резьбы. Два разных применения могут использовать один и тот же тип трубной резьбы, но способ её использования будет разным. К наиболее распространённым областям применения трубной резьбы относятся детали гидравлических систем, детали пневматических систем, промышленные трубопроводы и компоненты нефтепромысловых трубопроводов.

Детали гидравлической системы

В гидравлических системах для герметизации не используются только резьбовые соединения. Резьба удерживает детали, но для герметизации используются уплотнительные кольца. В гидравлической системе используются два типа трубной резьбы:

1. NPT/NPTF (Национальная резьба для труб/Национальная резьба для труб, топливо)

В этом типе трубной резьбы резьба имеет коническую форму, а герметизация осуществляется за счет натяга резьбы.

2. BSPT/BSPP

• Резьба может быть параллельной или конической.
• BSPT герметизирует с помощью герметика.
• В системах BSPP для герметизации используются уплотнительные кольца или приклеенные шайбы.

Детали пневматической системы

• В данном случае за соединение труб отвечает резьба. Из-за низкого давления в основном используется простая коническая резьба.
• В пневматических системах используются те же типы резьбы, что и в гидравлических. К ним относятся NPT, BSPT и BSPP. При использовании резьбы типа NPT или BSPT герметизация осуществляется за счет натяга резьбы и требует использования герметика или тефлоновой ленты. В случае BSPP для герметизации требуется уплотнительное кольцо или приклеенная шайба, поскольку этот тип резьбы не обеспечивает герметизацию на резьбе.

Промышленные трубопроводы

Для соединений низкого и среднего давления и малого диаметра в промышленных трубопроводах используется трубная резьба. Эта резьба применяется в линиях контрольно-измерительных приборов, дренажных и сервисных соединениях, а также в трубопроводах инженерных коммуникаций.

В Северной Америке используется резьба типа NPT/NPTF.

В Европе, Великобритании и Азии используется тип BSPT или BSPP.

Для конических резьб типа NPT или BSPT требуется герметизация резьбового зазора и использование герметика. В то время как для параллельных резьб, таких как BSPP, необходима прокладка или клеевое уплотнение.

Компоненты нефтепромысловых трубопроводов

Резьба для труб используется в нефтепромысловых трубопроводах, в том числе:

• Буровые колонны
• Эксплуатационные насосно-компрессорные трубы
• Поток нефти и газа под высоким давлением
• обсадная труба

Для удовлетворения таких требований, как высокая прочность и герметичность при экстремальных нагрузках, используются специальные типы резьбы для труб. К таким типам относятся:

• Резьба API (трубы API, обсадные трубы API, трубные трубы API)
• Премиум темы

Для герметизации необходимы натяг резьбы и уплотнение «металл к металлу». Для смазки и герметизации требуются резьбовые компаунды, такие как герметик.

Почему обработка на станках с ЧПУ важна для нарезания резьбы на трубах?

Качественная обработка резьбы на трубах может обеспечить ее оптимальные характеристики в различных областях применения. Например, эффективность резьбы полностью зависит от ее качества. Для предотвращения ошибок обработки важным требованием является использование станков с ЧПУ. Обработка на станках с ЧПУ повышает надежность резьбы на трубах, устраняя большинство дефектов, таких как изменение угла или диаметра и т.д.

Высокая точность

Точность означает, насколько точно изделие выполнено в соответствии с чертежом. Если обеспечивается стабильное соблюдение жестких допусков в размерах детали, это означает достижение высокой точности. Благодаря преимущественно автоматизированной обработке вероятность отклонения от фактических размеров экспоненциально снижается, что приводит к практически идеальной резьбе на трубе.

Гибкость материалов

Станки с ЧПУ позволяют идеально нарезать резьбу на трубах из любого материала, от полимеров до металлов и композитов. Чаще всего используются такие металлические материалы, как сталь, нержавеющая сталь, стальные сплавы и т.д.

Сложная геометрия

Сложные геометрические формы ограничивают возможности многих традиционных операций механической обработки. Например, обработка подрезов очень сложна при использовании традиционных режущих инструментов, но обработка на станках с ЧПУ значительно упрощает эту задачу. Резьбу на трубах можно легко нарезать с помощью станков с ЧПУ.

Стандартное соответствие

Для повышения эффективности резьбы труб используются различные стандарты, такие как стандарты ISO. Эти стандарты обеспечивают очень жесткие допуски по размерам резьбы. Для соответствия этим требованиям может использоваться только обработка на станках с ЧПУ.

Высокое качество

Обработка на станках с ЧПУ гарантирует отсутствие точек концентрации напряжений и деформаций в резьбе труб. Для предотвращения отклонений от жестких допусков по диаметру или углу, обработка на станках с ЧПУ имеет решающее значение.

Как компания Tuofa может нарезать резьбу на трубах с помощью станков с ЧПУ?

Одних только станков с ЧПУ недостаточно для получения высококачественной резьбы на трубах. Не менее важны и специалисты по работе на станках с ЧПУ. Для ваших проектов, где точность и качество имеют первостепенное значение, компания Tuofa предлагает свои передовые станки с ЧПУ и опытных операторов. Мы гарантируем полное выполнение требований вашего проекта по конкурентоспособным ценам в установленные сроки. Мы соответствуем требованиям стандартов благодаря:

Проверка технического чертежа

Чертеж резьбы на трубах является основным параметром для механической обработки. В компании Tuofa работают опытные инженеры, которые предварительно проверяют чертеж на наличие технических несоответствий, прежде чем приступать к обработке.

Проверка осуществимости

При работе над вашими проектами, после создания чертежа, Туофа сосредотачивается на том, насколько дизайн и материал совместимы друг с другом, поскольку каждый материал ведет себя по-разному в зависимости от уровня сложности геометрии.

Технологии обработки трубной резьбы

В случае внутренней резьбы в трубах, для предотвращения ошибок используется высококвалифицированная обработка на станках с ЧПУ. Для наружной резьбы в трубах применяется токарная обработка на станках с ЧПУ, обеспечивающая жесткие допуски в соответствии со стандартами. Кроме того, для обработки резьбы в трубах может использоваться фрезерование на станках с ЧПУ , особенно когда геометрия резьбы или материал затрудняют токарную обработку.

Проверка качества

Для контроля качества компания Tuofa оснащена современными средствами контроля. К таким средствам относятся:

• Координатно-измерительная машина
• Резьбовой калибр
• Конусный калибр
• Резьбовой калибр-пробка
• Оптический компаратор

Компания Tuofa проводит проверку резьбы труб в соответствии с чертежом, стандартом резьбы и функциональными требованиями. Наружную резьбу можно проверить с помощью соответствующих резьбовых кольцевых калибров, а внутреннюю резьбу — с помощью резьбовых пробковых калибров.

Заключение

В таких областях применения, как детали гидравлических систем, где беспрепятственный поток жидкостей и газов имеет важное значение, резьба в трубах играет важную роль. Для обеспечения прочных соединений в системах необходима резьба. Она может различаться по геометрии и стандартам, но выполняет одну и ту же функцию: выдерживает давление и обеспечивает прочность соединений. Для обеспечения надежной работы резьбы в трубах крайне важна механическая обработка, поэтому при ее производстве широко используется обработка на станках с ЧПУ.

FAQ:

В чём разница между NPT и NPTF?

• NPT: Национальная трубная резьба

Для герметизации требуется резьбовой герметик.

• NPTF: Национальные жидкости для резьбовых соединений труб

Для герметизации резьбы герметик не требуется.

Совместимы ли резьбы NPT и NPS?

Нет, потому что NPT — это коническая резьба, а NPS — прямая.

Что такое мужская и женская резьба?

Внешняя резьба трубы или винта, вкручиваемая во внутреннюю резьбу, называется наружной резьбой. Внутренняя резьба в трубе или гайке, в которую вкручивается наружная резьба, называется внутренней резьбой.