Aby łączyć rury, stosuje się połączenia kołnierzowe. Ich nazwa wiąże się z tym, że występują w nich dwa przeciwległe kołnierze, które są współosiowe. Skręca się je za pomocą minimum czterech śrub, natomiast uszczelka wewnątrz połączenia zapewnia szczelność rurociągu. W zastosowaniu są także połączenia kołnierzowe bezuszczelkowe, gdzie zastosowano inne metody unikania przecieku. W każdym przypadku to od jakości śrub i ich wytrzymałości zależy trwałość takiego połączenia.
Co o śrubach do połączeń kołnierzowych mówią normy?
Jeszcze do roku 2002 brakowało jednej, kompleksowej normy, która określałaby wszystkie parametry śrub i nakrętek do połączeń kołnierzowych. Zamiast tego w Polsce funkcjonowały trzy osobne normy:
- PN/H-74301 opisuje, jak powinna wyglądać śruba oraz nakrętka,
- PN/H-74302 zawiera charakterystykę materiału, z którego powinny być wykonywane takie śruby,
- PN/H-74303 natomiast wyjaśnia, jakie właściwości powinna posiadać gotowa już śruba oraz nakrętka do połączeń kołnierzowych.
Od końca 2002 roku obowiązuje jednolita norma PN-68/H-74302, która zbiera wszystkie najważniejsze informacje o śrubach i nakrętkach stosowanych przy połączeniach kołnierzowych. Jednak nie rozwiązało to całkowicie kwestii ujednolicenia norm w tym zakresie.
Jeśli chodzi o wygląd śrub, obok normy polskiej obowiązuje także normy DIN 2510 oraz DIN 2509 stworzone przez Niemiecki Instytut Normalizacyjny. Stąd też spotkać można sporą różnorodność pod kątem budowy śrub do połączeń kołnierzowych:
- śruba rodzaju Z posiadająca średnicę szyjki równą średnicy rdzenia gwintu,
- śruba rodzaju S o średnicy szyjki mniejszej niż rdzeń gwintu z rozróżnieniem odmiany A (długi gwint) oraz B (krótki gwint),
- śruba DIN 938 posiadająca szyjkę,
- śruba DIN 976 w postaci gwintowanego pręta z rozróżnieniem typu A (bez fazowania) oraz B (z fazowaniem na końcu śruby).
Dlaczego wybór odpowiedniej śruby do połączeń kołnierzowych jest tak ważny?
Połączenia kołnierzowe są stosowane w instalacjach rurowych. Najczęściej muszą pracować pod dużym ciśnieniem cieczy lub gazu. Jednocześnie muszą zachować całkowitą szczelność w całym okresie eksploatacji. W celu jej zapewnienia, w czasie montażu, śruby są dokręcane z odpowiednią siłą. Oznacza to, że wszystkie muszą wykazać się odpowiednią wytrzymałością. Dlatego też przy produkcji śrub do połączeń kołnierzowych bardzo ważna jest odpowiednia kontrola jakości.
Śruby oraz nakrętki do połączeń kołnierzowych wykonywane są najczęściej z:
- stali węglowej C35E lub C45E, która zapewnia odpowiednio dużą twardość,
- stali 42CrMo4, łatwo poddającej się obróbce zarówno cieplnej, jak i mechanicznej,
- stali 24CrMo5, 25CrMo4 lub 21CrMoV5-7, która nadaje się do pracy przy wysokich temperaturach przy zapewnieniu odpowiedniej wytrzymałości.
Gotowe śruby w stanie surowym mogą trafić już do sprzedaży, ale istnieje też możliwość pokrycia ich warstwą ocynku galwanicznego.
Nieco inną charakterystykę, niż śruby, powinny posiadać nakrętki. Dlatego też w ich przypadku czasem stosuje się nieco inny materiał. W przypadku nakrętek do połączeń kołnierzowych najczęściej wykorzystywane materiały to:
- Ck-35,
- 24CrMo5,
- 25CrMo4,
- 42CrMo4.
Także w tym przypadku stosuje się brak warstwy wierzchniej lub ocynk galwaniczny.
Dobór odpowiedniej wielkości śrub do połączeń kołnierzowych
Wymiary śrub są znormalizowane i podawane zgodnie z zasadą opisywania gwintów metrycznych od M12 do M39. Przy tym długość gwintu zmienia się od 20 do 48 mm. W większości przypadków gwinty znajdują się osobno na obu końcach śruby. W przypadku połączeń kołnierzowych nie stosuje się bowiem śrub z łbami, a jedynie obustronnie gwintowane pręty. W zależności od normy można spotkać nieco odmienne wymiarowanie śrub oraz nakrętek. Jednak najważniejsze wymiary z norm niemieckich i polskich odpowiadają sobie i mogą być w wielu sytuacjach stosowane wymiennie. W przypadku jednego połączenia kołnierzowego powinno się jednak stosować wszystkie śruby identyczne.
Jednak nie zawsze znormalizowane wymiary śrub będą odpowiadać potrzebom klientów. W takich przypadkach należy przesłać odpowiednią dokumentację zawierającą pełną charakterystykę potrzebnej śruby oraz nakrętek do niej. Na tej podstawie można wykonać indywidualne śruby przeznaczone do konkretnego celu.
Śruby do połączeń kołnierzowych muszą spełniać najwyższe wymagania
Połączenia kołnierzowe spotkać można w instalacjach rurowych. Najczęściej są stosowane tam, gdzie występują wysokie ciśnienia. Aby połączenie zapewniało odpowiednią szczelność, stosuje się odpowiednią uszczelkę lub inne rozwiązania konstrukcyjne. Jednak najważniejszymi elementami, zapewniającym brak przecieków, są śruby oraz nakrętki. Dlatego też ich wykonanie musi spełniać najwyższe wymagania odnośnie jakości, wytrzymałości oraz trwałości.
Od 20 lat w Polsce obowiązuje jedna, ogólna norma, która określa najważniejsze charakterystyki tego typu śrub. Jednak obok niej funkcjonują także osobne normy niemieckie. Spotkać można także sytuację, gdy znormalizowane śruby nie pasują do konkretnego połączenia kołnierzowego, wobec czego wytwarza się również śruby na podstawie dokumentacji technicznej.