На трубах с резьбовыми окончаниями, а также фитингах под них, которые изготовлены в США или Канаде, нередко встречается резьба NPT. NPT расшифровывается как национальная трубная коническая резьба (National Pipe Thread), также известная как трубная резьба ANSI / ASME B1.20.1. Это — стандарт США, предназначенный для измерения конических соединений (не путать с определениями конической трубной резьбы отечественного стандарта ГОСТ 6211-81!).
Особенности конусной резьбы
Трубы, имеющие коническую резьбу, могут обеспечить эффективное уплотнение трубопроводов, прокачивающих различные жидкости. В отличие от обычной метрической резьбы коническая обеспечивает лучшее уплотнение стыков, поскольку по мере навёртывания конических участков друг на друга, момент затяжки постоянно увеличивается.
Резьба NPT подразделяется на внешнюю и внутреннюю . Первую в зарубежных источниках нередко называют «мужской», а вторую – «женской».
Стандарт NPT была первоначально разработан для водопроводов, которые работают под давлением не более 400 кПа. Со временем опыт показал целесообразность применения NPT и в трубопроводных системах, транспортирующих различные гидравлические жидкости. Для этого пришлось решать проблему уплотнений, поскольку, как известно, трубная резьба не рекомендуется для применения под высоким давлением, из-за повышенных утечек. В настоящее время для обеспечения необходимой степени уплотнения перед сборкой резьбовые торцы труб обматываются герметизирующей лентой из политетрафторэтилена (или фторопласта марки Ф-4).
Общий стандарт затяжки не установлен, но технические требования к уплотнению заметно отличаются в зависимости от условий использования труб. Особенно чувствительны к соблюдению усилий и моментов затяжки внутренние соединения NPT.
Общая информация, маркировка
Особенности геометрических параметров
Основными характеристиками NPT считаются:
- Угол между конусом и центральной осью трубы, который составляет 1°47’24” (1,7800 °).
- Угол профиля – 60°.
- Переменный шаг, измеряемый в нитях на дюйм (TPI).
- Интенсивность сужения, размер которой равен (в метрической системе) 62,5 мм на погонный метр. Параметр измеряется по изменению диаметра на заданном расстоянии.
Из определения следует, что характеристики соответствуют значениям наружного диаметра, поскольку одно и то же значение шага могут иметь несколько типоразмеров изделий.
Линейка обычно используемых размеров продукции, которая произведена в США или Канаде, составляет 1/8, ¼, 3/8, ½, ¾, 1, 1 ¼, 1 ½ и 2 дюйма. Трубки менее 1/8 дюйма иногда используются при монтаже трубопроводов сжатого воздуха, а для соединений, имеющих размеры более 2 дюймов, применяются другие конструктивные решения.
Маркировка труб NPT отличается рядом особенностей, обусловленных несовпадением размеров с устанавливаемыми по ГОСТ 6211-81. Указываются:
- Наружный диаметр D1;
- Наружный диаметр трубы D;
- Промежуточный диаметр D2;
- Шаг р.
Размеры, указанные большими буквами латинского алфавита, относятся к внешней резьбе, а маленькими – к внутренней.
Определение степени герметичности уплотнения
Как уже указывалось, шаг TPI измеряется количеством гребней (нитей) на дюйм. Между тем метрическая система измеряет расстояние между двумя гребнями. Эти разночтения могут стать причиной ошибок. Поэтому при монтаже резьбовых стыков с трубами по NPT используется практическое определение плотности стыка с применением манометра. С его помощью устанавливается наиболее плотная посадка, для чего применяется изменение давления потока протекающей жидкости. Тем больше испытаний при разнице в давлениях, тем точнее будет результат. Штуцер и резьбовой манометр монтируются «в свету», после чего производится поиск зазоров между манометром и смежной поверхностью. Это легче увидеть на «мужском» стыке, чем на «женском».
Далее при помощи штангенциркуля измеряют диаметры. Для замеров по наружным резьбам рекомендуется устанавливать штангенциркуль под небольшим углом: это увеличивает точность считывания. При замерах внутренних параметров NPT штангенциркуль располагают перпендикулярно оси трубы.
Если соединение трубы или фитинга уплотняется по расширяющейся поверхности (или в седле с перевернутым углом), то угол уплотнения лучше определять с помощью датчика угла. Датчик помещается на уплотняемую поверхность; если центральные линии соединения и датчика параллельны, то угол уплотнения определён верно. Для соединения, которое имеет внутреннюю резьбу, манометр вставляется в соединение, после чего используется датчик положения.
Требования технических регламентов к конусным соединениям
Конические резьбы от 1 до 2 дюймов NPT используются в соединениях, где требуется повышенная герметичность стыка, которая зависит от крутящего момента затяжки. Эффективное уплотнение особенно важно для труб, транспортирующих гидравлические жидкости, газы, пар. Они используются в широком спектре отраслей промышленности: электростанции, газ и нефть, химическая промышленность, производство и транспортировка на большие расстояния.
Надёжность уплотнений зависит также от материалов труб. Кроме обычных стали и латуни, резьба НПТ используется также для арматуры, изготовленной из чугуна, бронзы и некоторых видов пластмасс, в частности, ПВХ, ПНД и нейлона.
Основные нормативные требования к рассматриваемой системе уплотнения:
- Соответствие показателей осевого смещения основной плоскости нормативным данным (кроме ANSI / ASME B1.20.1 используются также данные DIN 2999);
- Должны соблюдаться значения предельных отклонений диаметра D2;
- Оговаривается наименьшая допустимая глубина ввинчивания резьбовой части трубы или фитинга;
- Соблюдение профиля площадки при срезе выступов и впадин;
- Устанавливаются пределы отклонений угловых характеристик.
Таблица размеров резьбы NPT
Таблица приводится для наиболее употребительных характеристик:
| Обозначение резьбы NPT | Количество ниток на пог. м | Шаг, мм | Глубина профиля, мм | Наибольший размер площадки среза, мм | Диаметр, мм, при плотном навёртывании вручную |
| 1/8” | 27 | 0,941 | 0,753 | 0,091 | 9,489 |
| 1/4” | 18 | 1,411 | 1,129 | 0,124 | 12,487 |
| 3/8” | 18 | 1,411 | 1,129 | 0,124 | 15,926 |
| 1/2” | 14 | 1,814 | 1,451 | 0,142 | 19,772 |
| 3/4” | 14 | 1,814 | 1,151 | 0,142 | 19,772 |
| 1” | 11.5 | 2,209 | 1,767 | 0,160 | 31,461 |
| 1-1/4” | 11.5 | 2,209 | 1,767 | 0,160 | 40,218 |
Главные отличия от резьбы BSP
В англоязычных странах, кроме уплотнений по стандарту NPT, используются также системы BSP (BSPP и BSPT), а также NPTF.
Они находят применение преимущественно в перерабатывающей промышленности и зависят от региона применения и величины давления, имеющегося в трубопроводе. Например, в бортовых системах давления чаще используют арматуру BSPP, в то время как во многих применениях нефтегазовой промышленности используются фитинги NPT. По своей эксплуатационной надёжности они практически не отличаются.
Соединения типа BSPT (перевод аббревиатуры – британская стандартная трубная резьба) внешне похожи на NPT, но обладают рядом существенных отличий. Угол наклона профиля (в направлении от корня до гребня, перпендикулярном боковым сторонам) составляет 55 градусов вместо 60 градусов, как для NPT. Другим важным отличием является то, что для многих размеров труб BSPT шаг отличается от NPT. Таким образом, труба NPT может быть вставлена в фитинг BSPT или наоборот, но не будет герметизироваться. Фитинги BSP популярны в Китае и Японии, но очень редко используются в Северной Америке (если, конечно, продукция не была импортирована). Для уплотнения охватывающего и охватываемого адаптеров резьбовой герметик должен отличаться особой надёжностью.
BSPP (британский аналог) наиболее популярен в Великобритании, Европе, Азии, Австралии, Новой Зеландии и Южной Африке. Такой коннектор имеет параллельную резьбу, в котором для герметизации используется уплотнительное кольцо. Такое кольцо устанавливается между буртиком на охватывающем фитинге и лицевой стороной охватываемого фитинга, после чего сжимается по месту. Применяемые для контроля качества уплотнения манометры в случае BSPP имеют увеличенные присоединительные размеры и используют медную шайбу. Она зажимается между нижней частью охватываемого фитинга и нижней частью отверстия BSPP, образуя герметичное уплотнение. Здесь для формирования уплотнения резьбовой герметик не требуется.
Резьба системы NPTF – что это такое? В трубопроводах, которые изготовлены в США или Канаде и рассчитаны на прокачку жидких нефтепродуктов, резьбовые конические стыки оформляются по стандарту NPTF, технические требования к которому регламентируются нормами ANSI B1.20.3.
Совместимость систем NPT и NPTF неполная, что объясняется несовпадением диаметров, а также в разными профилями корня и гребня нитей (для NPTF они меньше). Корни NPTF сконструированы так, чтобы создать механическое сопротивление гребню сопряженной резьбы на прямом участке, чем обеспечивается механическое уплотнение стыка. Резьба при этом деформируется, таким образом, соединение по существу является одноразовым.
В связи с этим изменяется последовательность проверки качества уплотнения. При использовании NPT для проверки размера требуются только одна калибр-пробка для внутренней резьбы и одно тонкое кольцо – для внешней. Резьба NTPF потребует дополнительные резьбовые соединения в сборе, диаметры которых проверяются с помощью специальной пробки или кольцевых манометров.
Заключение
При использовании труб или фитингов конического типа, которые изготовлены в Северной Америке, Канаде или США, требуется тщательная проверка геометрических характеристик имеющихся резьб. Иначе герметичность стыка не будет обеспечена
Видео: Как определить и нарезать дюймовую резьбу:
