Współczesne instalacje przemysłowe wymagają nie tylko wysokiej jakości komponentów, ale także pełnej zgodności z międzynarodowymi i europejskimi normami technicznymi. Jednym z kluczowych standardów dotyczących elementów złącznych stosowanych w połączeniach kołnierzowych jest norma PN-EN 1515 określająca parametry, zakres stosowania i inne parametry, którym muszą sprostać śruby dwustronne. Wprowadzenie tej normy do polskiego systemu legislacyjnego było jednym z etapów harmonizacji przepisów technicznych po wstąpieniu Polski do Unii Europejskiej.
W tym opracowaniu szczególną uwagę poświęcimy istotnemu komponentowi, jakim jest śruba dwustronna, oraz omówimy szczegółowo wymagania wynikające z normy PN-EN 1515-1.
Czym jest śruba dwustronna?
Śruba dwustronna, często określana także jako stud bolt, to element złączny posiadający gwint na całej długości trzpienia. W połączeniach kołnierzowych śruby dwustronne pełnią kluczową rolę — łączą kołnierze przy pomocy dwóch nakrętek, zapewniając trwałość, szczelność i odporność na obciążenia mechaniczne oraz ciśnieniowe.
Element ten jest nieodzowny w aplikacjach wymagających:
- wysokiej odporności na zmienne obciążenia,
- szczelności przy wysokim ciśnieniu,
- odporności na korozję i wysoką temperaturę.
Dlatego prawidłowy dobór i wykonanie śrub dwustronnych według normy PN-EN 1515-1 ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa całych instalacji technologicznych.
Charakterystyka normy PN-EN 1515–1
Norma PN-EN 1515 dzieli się na dwie zasadnicze części:
- PN-EN 1515-1: „Kołnierze i ich połączenia – Śruby i nakrętki – Dobór śrub i nakrętek”
- PN-EN 1515-2: „Kołnierze i ich połączenia – Śruby i nakrętki – Podział materiałów na śruby do kołnierzy stalowych”
Zrozumienie obu części normy umożliwia prawidłowy dobór elementów złącznych w zależności od typu instalacji, warunków pracy (ciśnienia, temperatury, agresywności medium) oraz klasy wytrzymałości kołnierzy.
Dobór materiałów według PN-EN 1515-2
Norma PN-EN 1515-2 wprowadza klasyfikację materiałów śrub na podstawie ich wytrzymałości względnej do wytrzymałości materiału kołnierza. Wyróżniono trzy poziomy:
1. Niska wytrzymałość
Śruby stosowane w mniej wymagających warunkach, np. w instalacjach wodociągowych lub w układach o niskim ciśnieniu roboczym. Użycie tych śrub wymaga szczególnej rozwagi lub dodatkowych obliczeń inżynierskich.
2. Zwykła wytrzymałość
Śruby o parametrach odpowiadających standardowym wymaganiom norm projektowych. Są one uniwersalne i przeznaczone do większości typowych aplikacji przemysłowych.
3. Wysoka wytrzymałość
Śruby o wytrzymałości znacznie przewyższającej standardowe wymagania. Ich stosowanie pozwala na zwiększenie bezpieczeństwa połączenia, ale wymaga precyzyjnego montażu, aby uniknąć przeciążenia kołnierzy.
Śruba dwustronna według PN-EN 1515-1 — kluczowe wymagania
Wymiarowanie i długość
Norma PN-EN 1515-1 określa szczegółowe zasady dotyczące sposobu pomiaru długości śruby dwustronnej:
- Długość obejmuje zarówno część gwintowaną, jak i sfazowaną lub zaokrągloną końcówkę śruby.
- Stopniowanie długości:
- Co 5 mm do 80 mm długości,
- Co 10 mm w przedziale od 80 mm do 200 mm,
- Co 20 mm powyżej 200 mm.
Gwinty
- Gwinty śrub dwustronnych muszą być wykonane zgodnie z normą ISO 261 z klasą tolerancji 6g według ISO 965-2.
- Do średnicy M39 stosuje się zwykły gwint metryczny.
Powyżej średnicy M39 zalecany jest gwint drobnozwojowy o podziałce 4 mm
Wybór rodzaju gwintu zależy od specyfiki instalacji – w instalacjach wodociągowych preferowane są gwinty zwykłe aż do M64, natomiast w przemyśle ciężkim i instalacjach wysokociśnieniowych preferowane są gwinty drobnozwojowe.
Obróbka końcówek
Norma dopuszcza zarówno sfazowanie, jak i zaokrąglenie końcówek śruby. Wielkość fazowania powinna odpowiadać podziałowej gwintu. W odróżnieniu od wcześniejszych norm branżowych (np. PN-84/M-82061), aktualne wymagania określone w PN-EN ISO 4753:2002 pozostawiają większą swobodę wykonawcom, przy zachowaniu określonych limitów.
Zestawienie materiałów zamiennych
Norma PN-EN 1515-1 zawiera również zestawienie materiałów na śruby i nakrętki według norm krajowych i europejskich. Dzięki temu możliwy jest świadomy dobór odpowiedników materiałowych, co ułatwia globalne zarządzanie łańcuchem dostaw.
Jednocześnie warto pamiętać, że zestawienia te nie obejmują materiałów specjalistycznych, takich jak:
- stopy niklu (Inconel, Monel),
- materiały żaroodporne,
- stale duplex i super duplex.
W przypadku potrzeby zastosowania takich materiałów konieczne jest indywidualne podejście projektowe i wykonanie odpowiednich analiz wytrzymałościowych.
Znaczenie śrub dwustronnych w aplikacjach krytycznych
Śruba dwustronna zgodna z PN-EN 1515-1 znajduje zastosowanie w wielu krytycznych sektorach, takich jak:
- przemysł chemiczny i petrochemiczny,
- przemysł energetyczny (elektrownie gazowe, węglowe, jądrowe),
- instalacje offshore i onshore,
- wodociągi przemysłowe,
- systemy sprężonego powietrza i gazów technicznych.
W tych obszarach niezawodność połączeń kołnierzowych jest warunkiem bezpiecznej eksploatacji instalacji, dlatego dobór odpowiednich śrub dwustronnych musi być przeprowadzany z najwyższą starannością.
Właściwe stosowanie śrub dwustronnych według normy PN-EN 1515-1 oraz odpowiedni dobór materiału śruby względem materiału kołnierza zgodnie z PN-EN 1515-2 to fundament bezpiecznego i długotrwałego działania instalacji przemysłowych. Znajomość i przestrzeganie wymagań normatywnych pozwala uniknąć kosztownych awarii, zwiększa bezpieczeństwo pracy i zapewnia zgodność z obowiązującymi przepisami europejskimi.
Projektanci, wykonawcy oraz służby utrzymania ruchu powinny mieć świadomość, że śruba dwustronna to nie tylko element konstrukcyjny, ale kluczowy składnik wpływający na szczelność, wytrzymałość i bezpieczeństwo całych układów technologicznych.