Was ist die Gewindeverarbeitungstechnik für Stahlrohre?

Die Verarbeitungstechnologie von Stahlrohrgewinden bezieht sich auf den Prozess der Bearbeitung eines bestimmten Zahnmusters, einer bestimmten Steigung und einer Verjüngung in das Ende des Stahlrohrs durch Schneiden oder plastische Verformung (um Gewinde zu erzeugen). Dies ermöglicht die lösbare Verbindung des Stahlrohres mit anderen Rohrleitungskomponenten (z. B. Ventilen, Rohrverbindungen und Geräteschnittstellen). Der Kern dieser Technologie liegt in der präzisen Steuerung der geometrischen Parameter der Gewinde (wie Zahnwinkel, Steigung, mittlerer Durchmesser und Konizität) und gewährleistet so die Dichtigkeit, Festigkeit und Zuverlässigkeit der Verbindung.

1. Hauptverarbeitungsmethoden

• Schneidverarbeitung: Die am häufigsten verwendete Methode besteht darin, eine Gewindedrehmaschine (elektrisch oder manuell) zu verwenden, um die Matrize in Rotation zu versetzen, die dann das Ende des Stahlrohrs schneidet, um Gewinde zu formen. Diese Methode eignet sich für die meisten Arten von Stahlrohrmaterialien (z. B. Kohlenstoffstahl, Edelstahl, verzinkte Rohre).
• Plastische Verformung:Das Ende des Stahlrohrs wird mit einer Gewindeschneidmaschine oder einer Walzmaschine extrudiert, damit das Metall plastisch fließt und Gewinde bildet. Diese Methode eignet sich für Materialien mit guter Plastizität (z. B. kohlenstoffarmer Stahl) mit hoher Effizienz und hoher Fadenfestigkeit. Es erfordert jedoch relativ hohe Ausrüstungsstandards.

2. Wichtige Prozessparameter

• Gewindeprofil:Es ist unterteilt in 55 Grad (britisches Whitworth-Gewinde, z. B. G- und R-Serie), 60 Grad (amerikanisches Unified-Gewinde, z. B. NPT-Serie) und metrisches 60-Grad-Gewinde (z. B. M-Serie). Unter diesen nehmen Rohrgewinde meist 55-Grad- oder 60-Grad-Profile an.
• Teilung und Zähnezahl:Die Teilung ist der Abstand zwischen entsprechenden Punkten auf dem Teilungsdurchmesser zweier benachbarter Zähne. Sie wird normalerweise als Anzahl der Zähne pro Zoll (TPI) ausgedrückt (ein 1/2-Zoll-NPT-Gewinde hat beispielsweise 11 Zähne pro Zoll und die Steigung beträgt etwa 2,309 mm). 
• Kegelverhältnis: Abdichtende Rohrgewinde (z. B. NPT, R-Serie) haben typischerweise ein Konusverhältnis von 1:16 (d. h. der Durchmesser ändert sich um 1 mm pro 16 mm Länge), und die Abdichtung wird durch dieses Konusverhältnis erreicht.
• Bearbeitungshäufigkeit:Sie wird anhand des Rohrdurchmessers ermittelt. Bei Rohren mit kleinem-Durchmesser (DN15-DN32) werden sie zweimal verarbeitet; bei Rohren mit mittlerem-Durchmesser (DN40-DN50) werden sie dreimal verarbeitet; Bei Rohren mit großem Durchmesser (DN70 und höher) werden sie drei- bis viermal bearbeitet, um vollständige Gewindeprofile und glatte Oberflächen zu gewährleisten.

3. Qualitätsprüfung und -kontrolle
Prüfung der Gewindelehre: Verwenden Sie die Gutlehre (GO) und die Gutlehre (NO GO), um den Steigungsdurchmesser und die Steigung des Gewindes zu messen. Die Go-Lehre muss vollständig eingeführt sein, und die No-Go-Lehre sollte nicht mehr als zwei Umdrehungen eingeführt sein.

• Oberflächenqualität:Die Gewinde sollten frei von gebrochenen Drähten, ungeordneten Drähten und Graten sein. Die Oberflächenrauheit sollte den Anforderungen entsprechen (z. B. Ra kleiner oder gleich 3,2 μm).
• Toleranz des Kegelwinkels und des Teilkreisdurchmessers:Die Abweichung des Kegelwinkels des Dichtungsgewindes sollte kleiner oder gleich 0,05 mm/m sein, und die Flankendurchmessertoleranz sollte innerhalb eines äußerst engen Bereichs kontrolliert werden (z. B. beträgt die Flankendurchmessertoleranz der Genauigkeitsklasse 1 0,01 mm).

Die Gewindeverbindung von Stahlrohren ist die am häufigsten verwendete lösbare Verbindungsmethode im Rohrleitungssystem. Seine Bedeutung liegt vor allem in folgenden Aspekten:

1. Zuverlässigkeit der Dichtung
Durch die Verwendung der Verjüngung des Gewindes (z. B. der 1:16-Kegel von NPT) oder von Dichtungsmaterialien (z. B. Dichtungsband, Hanfgewinde) kann ein Austreten des Mediums wirksam verhindert werden. Es eignet sich für den Transport von Medien mit hohem{3}Druck, hoher-Temperatur und korrosiven Medien (wie Erdöl, Erdgas, chemische Rohstoffe).

2. Verbindungsstärke
Die Gewindeverbindung überträgt Lasten durch den Zahneingriff, zeichnet sich durch eine hohe Zug- und Torsionsfestigkeit aus und kann dem Arbeitsdruck des Rohrleitungssystems standhalten (z. B. kann ein Ölgehäuse einer Zugbelastung von mehreren zehntausend Tonnen standhalten).

3. Einfache Installation und Wartung
Gewindeverbindungen erfordern kein Schweißen und der Installationsprozess ist schnell, sodass sie bequem für die -Konstruktion vor Ort geeignet sind. Gleichzeitig erleichtert die abnehmbare Funktion die Wartung, den Austausch und die Sanierung von Rohrleitungen und senkt so die Wartungskosten.

4. Breite Anwendbarkeit
Es eignet sich für verschiedene Stahlrohrmaterialien (Kohlenstoffstahl, Edelstahl, verzinktes Rohr), Rohrdurchmesser (DN15-DN100 und höher) und Arbeitsbedingungen (Wasser, Gas, Öl, chemische Medien) und ist eine Standardverbindungsmethode in den Bereichen Bauwesen, Maschinenbau, Erdöl- und Chemieindustrie.

Die internationalen Standards für die Verarbeitung von Stahlrohrgewinden werden hauptsächlich von Organisationen wie der International Organization for Standardization (ISO), dem American Petroleum Institute (API) und dem National Standardization Administration Committee of China (GB) formuliert. Im Folgenden sind die Kernstandards aufgeführt:

1. ISO-Standards (international anerkannt)

• ISO 7-1:1994 „Pipe Thread Sealing - Teil 1: Abmessungen, Toleranzen und Markierungen“: Spezifiziert die Abmessungen, Toleranzen und Markierungen für 55-Grad-Dichtungsrohrgewinde, einschließlich der „Säulen-/Konus-Passung“ für zylindrische Innengewinde (Rp) und konische Außengewinde (R1) und der „Konus-/Konus-Passung“ für konische Innengewinde (Rc) und konische Außengewinde (R2).
• ISO 228-1:2000 „Nicht-abdichtende Rohrgewinde - Teil 1: Abmessungen, Toleranzen und Markierungen“: Diese Norm legt die Abmessungen, Toleranzen und Markierungen für nicht-abdichtende 55-Grad-Rohrgewinde (G-Serie) fest, die für Anwendungen mit niedrigem{5}Druck und nicht{6}}Abdichtungen (z. B. Wasser- und Gasleitungen) gelten.

2. API-Standards (spezifisch für die Ölindustrie)

• API-Spezifikation 5B„Verarbeitung, Messung und Inspektion von Gewinden für Rohr-, Rohr- und Pipeline-Stahl“: Eine maßgebliche Norm in der Erdölindustrie. Sie legt die Verarbeitungs-, Mess- und Inspektionsanforderungen für die Gewinde von Erdölrohrmaterialien (Rohr-, Rohr- und Pipelinestahl) fest, einschließlich geometrischer Parameter und Toleranzen für Spezialgewinde wie Rundgewinde (STC) und versetzte Trapezgewinde (BTC).
• API RP 5A5/ISO 15463:2003„Vor-Ort-Inspektion von neuen Rohrgehäusen, Ölzylindern und end-angeschlossenen Bohrrohren“: Es ergänzt die Vor-Ort-Inspektion Anforderungen von API 5B und stellt die Qualität der Gewinde vor ihrer Installation vor Ort sicher.

3. GB-Standard (in China übernommenes Äquivalent)

• GB/T 7306,1-2000„55-Grad-Dichtungsrohrgewinde - Teil 1: Zylindrische Innengewinde und konische Außengewinde“: Diese Norm übernimmt äquivalent ISO 7-1:1994 und legt die Abmessungen, Toleranzen und Markierungen der 55-Grad-Dichtungsrohrgewinde mit „zylindrischer/konischer Passung“ fest.
• GB/T 7306,2-2000„55-Grad-Dichtungsrohrgewinde - Teil 2: Konische Innengewinde und konische Außengewinde“: Diese Norm übernimmt äquivalent ISO 7-1:1999 und spezifiziert die 55-Grad-Dichtungsrohrgewinde mit „Kegel/Kegel-Passung“.
• GB/T 12716-2011„Konisches 60-Grad-Rohrgewinde“: Übernahme von ASME B1.20.2M:2006 als Grundlage für die Überarbeitung. Es legt die Abmessungen, Toleranzen und Markierungen von konischen 60-Grad-Rohrgewinden (NPT-Serie) fest und gilt für Dichtungsrohrgewinde nach amerikanischem Standard.

Die Unterschiede in den Gewindeverarbeitungstechniken zwischen verschiedenen Standardsystemen liegen hauptsächlich in Aspekten wie dem Zahnprofilwinkel, der Konizität, der Paarungsmethode und den anwendbaren Szenarien. Hier sind die wesentlichen Unterschiede:

1. Unterschied in den Zahnprofilwinkeln

• Imperial (ISO 7-1, GB/T 7306):Verfügt über einen Gewindewinkel von 55 Grad, abgeleitet vom imperialen Whitworth-Gewinde, geeignet für Regionen wie Europa und Asien.
• Metrisch (API 5B, GB/T 12716):Verfügt über einen 60-Grad-Gewindewinkel, abgeleitet vom metrischen Standardgewinde, geeignet für Ölförderregionen wie Nordamerika und den Nahen Osten.

2. Kegelwinkelunterschied

• Imperiales, abgedichtetes Rohrgewinde (ISO 7-1, GB/T 7306): Die Konizität des konischen Außengewindes (R1, R2) beträgt 1:16 (der Durchmesser ändert sich um 1 mm pro 16 mm Länge), wodurch eine Abdichtung durch die Konizität erreicht wird.
• Metrisch abgedichtete Rohrgewinde (API 5B, GB/T 12716): Die Konizität der konischen Rohrgewinde (NPT) beträgt ebenfalls 1:16, aber das Gewindeprofil ist steiler (60 Grad gegenüber 55 Grad) und eignet sich für höhere Druckstufen (z. B. kann der Arbeitsdruck von Ölgehäusen mehrere tausend Pfund pro Quadratzoll erreichen).

3. Unterschiede in den Kooperationsmethoden

• Zoll-Dichtungsrohrgewinde:Sie werden in „Säulen-/Kegel-Passung“ (zylindrisches Innengewinde Rp und konisches Außengewinde R1) und „Kegel/Kegel-Passung“ (konisches Innengewinde Rc und konisches Außengewinde R2) unterteilt. Unter diesen ist die „Säulen-/Kegelpassung“ die am häufigsten verwendete Dichtungsmethode.
• Metrisch abgedichtetes Rohrgewinde:Verwendet ausschließlich die „Konus/Konus-Passung“ (konisches Innengewinde und konisches Außengewinde) und erreicht die Abdichtung durch die Konizität des Gewindes, ohne dass zusätzliche Dichtungsmaterialien (z. B. Klebeband) erforderlich sind.

4. Unterschiede in den anwendbaren Szenarien

• ISO 7-1, GB/T 7306:Gilt für zivile und industrielle Rohrleitungen mit niedrigem{0}Druck und normaler-Temperatur (z. B. Wasser-, Gas- und Klimaanlagenleitungen) sowie einige chemische Rohrleitungen. 
• API 5B:Diese Rohre wurden speziell für unterirdische Rohrleitungen in der Öl- und Gasindustrie entwickelt (z. B. Gehäuse und Rohre) und sind extrem hohen Drücken (bis über 1000 bar), Temperaturen und Korrosion (z. B. Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid) ausgesetzt. Die Festigkeit und Dichtleistung der Gewinde dieser Rohre ist viel höher als bei gewöhnlichen Rohren.

5. Unterschiede in der Standardäquivalenz

• GB/T 7306,1-2000ist eine gleichwertige Übernahme von ISO 7-1:1994 (der technische Inhalt ist völlig gleich, mit lediglich redaktionellen Änderungen), was den Eintritt chinesischer Produkte in den internationalen Markt erleichtert. 
• GB/T 12716-2011 und ASME B1.20.2M:2006: Mit Modifikationen übernommen (unter Beibehaltung chinesischer Technologiemerkmale, z. B. einfache Testmethoden für die Produktion in kleinem{0}}Maßstab), besser angepasst an die Materialeigenschaften Chinas (z. B. die Plastizität von kohlenstoffarmem Stahl).

Die Verarbeitungstechnologie von Stahlrohrgewinden ist die Kerntechnologie für die Verbindung von Rohrleitungssystemen. Seine Qualität wirkt sich direkt auf die Dichtleistung, Festigkeit und Zuverlässigkeit des Systems aus. Internationale Standards (wie ISO 7-1, API 5B, GB/T 7306) bieten einheitliche Spezifikationen für die Thread-Verarbeitung. Die Unterschiede zwischen verschiedenen Standards liegen hauptsächlich im Gewindeprofilwinkel, der Konizität, der Anpassungsmethode und den anwendbaren Szenarien. In praktischen Anwendungen sollten der geeignete Gewindetyp und die entsprechende Norm entsprechend den Arbeitsbedingungen (Druck, Temperatur, Medium) ausgewählt werden, um die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit der Verbindung zu gewährleisten.