Резьбовые соединения десятилетиями остаются одним из основных способов соединения стальных водопроводных труб.
В старых оцинкованных системах именно на резьбе чаще всего первыми появляются серьёзная коррозия, утончение материала и в итоге течь.
Это не случайно.
Нарезая резьбу на трубе, мы одновременно меняем:
- состояние защитной поверхности;
- толщину металлической стенки;
- геометрию поверхности;
- распределение механического напряжения.
Поэтому резьба, одна из наиболее уязвимых зон стального трубопровода.
Что на самом деле происходит, когда мы нарезаем резьбу?
Резьба образуется снятием материала с внешней стороны трубы.
Поочерёдно возникают:
вершины резьбы → боковые стороны → впадины резьбы.
Во впадине резьбы диаметр металлической части трубы меньше, чем на нерезаном участке.
Это значит, что именно в этом месте у трубы меньшая остаточная толщина материала.
Резьба, таким образом, позволяет сделать механическое соединение, но плата за это, частичное снятие стенки трубы.
Что происходит с цинковой защитой?
На оцинкованной трубе сталь защищена слоем цинка.
Если труба сначала была оцинкована, а резьбу мы нарезаем позже, на объекте или при ремонте, ножи плашки снимают не только сталь, но и имеющийся цинковый слой с поверхностей, образующих резьбу.
Поэтому на участках вновь образованной поверхности основная сталь может остаться открытой.
Это иная ситуация, чем у заводского оцинкованного резьбового элемента, где цинкование выполнено после нарезки резьбы и защитный слой есть и на самих резьбовых поверхностях.
Поэтому не одно и то же:
нарезать новую резьбу на уже оцинкованной трубе
и
использовать деталь, у которой уже сформированная резьба была оцинкована после.
Сразу ли начинает ржаветь открытая сталь?
Не обязательно.
Цинк защищает сталь не только как физическое покрытие.
У него есть и жертвенная, то есть катодная защитная функция.
Цинк электрохимически активнее стали и в присутствии электролита может корродировать вместо соседней открытой стальной поверхности.
Поэтому мелкие царапины, режущие кромки или другие ограниченные повреждения цинкового слоя какое-то время могут быть защищены окружающим цинком.
Это одно из больших преимуществ цинкования перед обычным защитным покрытием.
Однако эта защита не бесконечна.
Цинк при этом расходуется.
Когда его уже недостаточно или открытая поверхность велика по отношению к количеству доступного цинка, основная сталь становится всё более непосредственно подвержена коррозии.
Почему резьба всё же критичнее обычной царапины?
Потому что у резьбы повреждена не только поверхностная защита.
У нас ещё и меньшее количество стали в самой тонкой части сечения.
Представим два участка одной и той же трубы.
На гладком участке стенка имеет полную толщину.
Во впадине резьбы часть этой толщины уже механически снята при нарезке.
Если затем коррозия унесёт с поверхности ещё, скажем, несколько десятых миллиметра металла, та же потеря материала значит больше там, где стенка и так была тоньше.
Поэтому относительно небольшая глубина коррозии на резьбе может иметь гораздо более серьёзные последствия, чем на полной стенке трубы.
Геометрия резьбы дополнительно концентрирует напряжение
Гладкая труба имеет относительно равномерную геометрию.
Резьба, это система надрезов.
Впадина резьбы, это местное изменение сечения и место, где механическое напряжение распределяется не вполне равномерно.
Это хорошо известный механический принцип: резкие изменения геометрии создают концентрацию напряжения.
Поэтому впадина резьбы, это одновременно:
- участок с меньшим количеством материала;
- место изменения геометрии;
- потенциально открытая стальная поверхность.
Если к этому добавить коррозию, получается естественно более слабая точка трубопровода.
Почему старая оцинкованная труба часто лопается именно у фитинга?
В старой системе несколько процессов действуют одновременно.
За годы:
- цинковый слой истирается;
- сталь корродирует;
- внутри образуются отложения;
- металл постепенно теряет толщину;
- резьба изначально имеет меньшее сечение.
В итоге именно участок непосредственно у фитинга может стать самой тонкой частью всей трубы.
Снаружи иногда кажется, будто «фитинг съел трубу».
На самом деле это часто сочетание:
изначально уменьшенной толщины на резьбе + утраты цинковой защиты + многолетней коррозии.
Внутренняя коррозия может быть ещё опаснее
Когда мы смотрим на старую оцинкованную трубу снаружи, мы видим лишь половину проблемы.
Коррозия может развиваться и с внутренней стороны.
Поэтому на резьбовом участке мы можем иметь одновременно:
механически снятый материал снаружи
и
коррозионное утончение изнутри.
Тогда оставшееся металлическое сечение может быть намного меньше, чем можно предположить по внешнему осмотру.
Это одна из причин, почему старая труба иногда выглядит достаточно здоровой, пока мы не попытаемся её открутить.
Почему труба иногда лопается при демонтаже фитинга?
Откручивая старый фитинг, мы действуем на трубу моментом силы.
Если резьбовой участок здоров, труба переносит это нормально.
Но если через несколько десятилетий он:
- корродирован;
- утончён;
- местами растрескан;
- механически ослаблен,
момент, который мы прикладываем ключом, может оказаться достаточным, чтобы оставшаяся стенка провернулась или лопнула.
Поэтому в старых оцинкованных системах не всегда безопасно брать всё более длинный рычаг только потому, что фитинг не откручивается.
Мы можем сдвинуть фитинг и одновременно разрушить трубу, уходящую в стену.
Почему труба иногда ломается сразу за резьбой?
Резьба не всегда заканчивается идеально резкой границей.
Есть переход между нарезанной частью и полным сечением трубы.
Это участок, где меняются и геометрия, и жёсткость.
Если там присутствует коррозия, механическая нагрузка при затягивании, откручивании или перемещении трубопровода может привести к излому именно в этой зоне.
Поэтому у старой трубы после демонтажа в фитинге иногда остаётся только корродированное кольцо резьбы, а остальная часть трубы отделяется.
Обычно это признак того, что проблема возникла не в тот момент.
Вмешательство лишь механически нагрузило место, которое уже было критически ослаблено.
Защищает ли уплотнительный материал резьбу от коррозии?
Уплотнительный материал может ограничить контакт части резьбовой поверхности с водой и воздухом, но его основная функция, не антикоррозионная защита.
Лён с подходящей уплотнительной пастой, лента ФУМ и различные резьбовые герметики служат прежде всего для того, чтобы вода не проходила по спиральному зазору резьбы.
Поэтому не стоит предполагать:
«Резьба уплотнена, значит сталь больше не может корродировать».
Условия внутри соединения зависят от способа исполнения, материалов, возраста и наличия воды.
Любая ли нарезанная резьба, это проблема?
Нет.
Правильно сделанная резьба на исправной трубе, это нормальный, десятилетиями применяемый способ соединения стальных систем.
Проблема не в самом принципе резьбового соединения.
Проблема возникает, когда складываются:
старая труба + утраченная защита + уменьшенная толщина стенки + коррозия + механическая нагрузка.
Поэтому новую, правильно выполненную резьбу не следует рассматривать так же, как резьбу на трубе, простоявшей сорок лет в водопроводной системе.
Что оценить перед нарезкой новой резьбы на старой трубе?
Прежде чем укоротить старую оцинкованную трубу и нарезать на ней новую резьбу, нужно оценить, достаточно ли вообще здорового материала для такой операции.
Важно обратить внимание на:
- наружную коррозию;
- состояние существующей резьбы;
- толщину и прочность стенки;
- деформации;
- возраст системы;
- количество внутренних отложений;
- состояние соседних участков трубопровода.
На сильно корродированной трубе новая резьба, не всегда ремонт.
Плашка снимает дополнительный материал с трубы, у которой его, возможно, уже не хватает.
В такой ситуации более правильным решением может быть замена большей части старого трубопровода до места, где материал ещё здоров.
Почему новая резьба может выглядеть хорошо и всё же быть ненадёжной?
Плашка может сделать на вид красивый профиль даже на трубе, стенка которой уже значительно утончена.
Снаружи мы получаем:
правильную резьбу + новый фитинг + соединение, которое сейчас не течёт.
Но механическая надёжность этого соединения зависит от количества здоровой стали, оставшейся под впадиной резьбы.
Поэтому качество резьбы не следует оценивать только по тому:
«Удалось ли навернуть фитинг?»
но и по состоянию трубы, на которой резьба сделана.
Суть
Резьба, естественно более уязвимая зона стальной трубы, потому что в одном месте сходится несколько неблагоприятных факторов.
При нарезке:
мы снимаем часть стенки трубы ↓ мы можем снять часть цинковой защиты ↓ мы создаём впадины резьбы и концентрацию напряжения ↓ коррозия со временем дополнительно уменьшает оставшееся сечение ↓ самая тонкая часть в итоге становится потенциальным местом отказа
Цинк вокруг вновь открытой поверхности какое-то время может защищать сталь катодно, поэтому неверно говорить, что каждая свежесрезанная резьба сразу остаётся полностью незащищённой.
Но и эта защита не безгранична.
Поэтому в старых оцинкованных системах более важный вопрос не только:
«Можно ли здесь нарезать резьбу?»
а таким:
«Сколько здорового материала останется, когда мы её нарежем?»
На трубе, которая уже серьёзно проржавела, хорошая резьба не может возместить металл, которого больше нет.
