Kolana hamburskie określane również kolanami stalowymi są bardzo popularnym i chętnie stosowanym elementem łączeniowym w różnego rodzaju konstrukcjach w branży budowlanej i przemysłowej. Czym dokładnie są kolana hamburskie, jakie mają wymiary, normy produkcji, promienie gięcia i gdzie są najczęściej stosowane?
Kolana hamburskie, to nic innego jak uniwersalne i popularnie stosowane elementy konstrukcyjne o szerokim zastosowaniu najczęściej produkowane z rur lub jako osobne elementy konstrukcyjne.
Są wykonane z różnych rodzajów stali. Kolana stalowe są niezastąpione w wielu rozmaitych branżach np. budowlanej, inżynieryjnej, czy w przemyśle peto-chemicznym.
Kolana hamburskie są elementami bardzo często stosowanymi w budownictwie, gdzie sprawdzają się na jako elementy łączeniowe, a ich specjalna konstrukcja umożliwia wygodą zmianę kierunku przepływu danej substancji bez konieczności przebudowy całego systemu. Rozmaite rodzaje stali, z której produkowane są kolana umożliwiają dowolne gięcie kolan na potrzeby użytkowe danego projektu.
Kolana hamburskie znane również jako kolana stalowe nierdzewne dzielą się na kilka rodzajów w zależności od norm według których są produkowane.
Najczęściej są produkowane ze stali niestopowej i nierdzewnej dzięki czemu są przystosowane do pracy w zmiennych środowiskach temperatur, charakteryzują się wytrzymałością i odpowiednią plastycznością. Zdolność materiału do giętkości pozwala na rozmaite przeróbki materiałów i łatwe przystosowanie go do wielu rozmaitych projektów inżynieryjnych czy budowlanych. Ze względu na giętość materiału kolana można w łatwy sposób dostosować do potrzeb danego projektu czy konstrukcji i dodatkowo obrobić.
Przede wszystkim wymiary kolana hamburskiego obejmują średnicę kolana, jak i grubość ścianki i są uzależnione ściśle od rodzaju norm według których są produkowane.
W przypadku norm produkcyjnych DIN lub EN wymiary kolanek są zazwyczaj podawane w milimetrach, a w przypadku normy amerykańskiej ASME wymiary kolanek na większości rysunków technicznych podawane są w calach, dlatego warto pamiętać, że 1 cal to ok. 25,4 mm.
Najistotniejsze wymiary kolan hamburskich, które należy wziąć pod uwagę na etapie planowania instalacji to:
Jak obliczyć promień gięcia kolan hamburskich? Przede wszystkim najpierw należy uświadomić sobie sposób oznaczania promienia gięcia kolan na rysunkach technicznych. Promień gięcia kolan stalowych na rysunkach technicznych produkowanych według normy DIN najczęściej oznaczany jest symbolem litery R, a średnica nominalna rury – symbolem D.
Co to oznacza i w jaki sposób interpretować te oznaczenia na rysunkach technicznych? Promień gięcia kolana hamburskiego to oznaczenie, które informuje o tym, w jaki sposób dane kolano zostało wygięte i jaki ma kat nachylenia. Promień w tym przypadku oznacza długość mierzoną od środka okręgu aż do osi wewnętrznej kolana stalowego.
Na większości rysunków technicznych możesz dostrzec promień gięcia kolana (oznaczony symbolem R) jako wartość R=1,5 D, a są one odzwierciedleniem kolan zaprojektowanych w modelu 3D, by ułatwić wizualizację produktu. Warto pamiętać, że im większy jest promień gięcia, tym większy będzie promień kolana.
Najpopularniejszymi kolanami stalowymi stosowanymi w wielu branżach od budowlanej po przemysłową jest kolano hamburskie z kątem 90º. Do pozostałych projektów np. budowlanych, inżynierskich czy przemysłowych wykorzystuje się również kolana o kącie środkowym wynoszącym 45º czy 180º. Bardzo często pojęcie promienia gięcia kolana jest mylone z kątem kolana, ale warto pamiętać, że te pojęcia nie są tożsame.
Kolana hamburskie produkowane według amerykańskiej normy ANSI są znane jako kolana długie (z języka angielskiego znane jako long radius) i krótkie (z j. ang – short radius). Najpopularniejsze są kolana o kącie wynoszącym 45º lub 90º.
Jakie są standardowe normy produkcji kolan hamburskich? Kolana hamburskie są projektowane według poszczególnych norm: normy DIN (EN), ASME i normy amerykańskiej charakteryzującej się zupełnie innym sposobem wymiarowania ASMI.
Kolana hamburskie produkowane według amerykańskiej normy ASME w przeciwieństwie do kolan polskiej i europejskiej produkcji nie dzielą się pod względem wykonania numerycznie na normy z końcówkami 1 i 2.
Ponadto wyraźną różnicą w przypadku kolan hamburskich produkowanych według amerykańskiej normy jest to, że powyżej DN700 występują wyłącznie w wersji ze szwem. Kolana hamburskie z oznaczeniem poniżej tej normy mogą być zamawiane w dwóch wersjach: w wersji bezszwowej i w wersji ze szwem w zależności od potrzeb projektowych czy inżynierskich.
Kolana hamburskie produkowane według dwóch najpopularniejszych rodzajów normy europejskich DIN występują w wersji DIN 2605-1 (typ A) i 2606-2 (typ B).
Kolana hamburskie oznaczone niemiecką normą DIN 2605-1 (EN 10253-4 typ A) to kolana, które są najczęściej wykonane z rury stalowej bez szwu lub specjalnej blachy o nieco ograniczonej wytrzymałości podczas pracy w różnych zakresach ciśnień, co również przekłada się na ich plastyczność.
Główną różnicą pomiędzy kolankami typu A a kolankami typu B jest grubość ścianki na zagięciu. W przypadku kolan typu A ściana ta jest cieńsza, co przekłada się na niższą wytrzymałość w wysokich temperaturach.
W przypadku kolanek typu B ta ściana jest grubsza i wykonana z wyższej jakości materiałów produkcyjnych, co ma wpływ na większą plastyczność, elastyczność i wytrzymałość kolana w wyższych temperaturach. Pod względem budowy ścianka kolana typu B jest grubsza, dlatego jest odpowiednio przystosowana do pracy w wyższych temperaturach i w wyższym ciśnieniu.
Na rysunkach technicznych są bardzo często oznaczone jako kolana hamburskie bezszwowe (z ang. seamless). Natomiast kolana hamburskie wykonane ze szwem (z ang. welded) charakteryzują się znacznie niższym stopniem wytrzymałości niż w przypadku kolan ze szwem.
Kolana hamburskie produkowane według niemieckiej normy DIN 2605-2 (EN 10253-2 i 10253-4 typu B) to kolana, które są produkowane głównie z rur lepszej jakości, co przekłada się na ich większą plastyczność podczas obróbki i większą wytrzymałość w trudnych warunkach oraz na większe ciśnienie.
W Polsce najpopularniejszą normą produkcyjną dla kolan hamburskich jest również EN 10253-2, która wyróżnia trzy typu kolan: typ 2D, typ 3D i typ 5D.
Natomiast według normy ANSI B16.9 będą to kolana typu 2D, 3D, 5D i 10 D.
Ciekawi Cię jakie typy materiału są stosowane do produkcji kolan hamburskich? Najczęstszymi materiałami wykorzystywanymi do produkcji stalowych kolan hamburskich są stal węglowa, stal nierdzewna i tzw. stal kotłowa.
Każda z tych rodzajów stali charakteryzuje się zupełnie innymi właściwościami chemicznymi i odpornością na zróżnicowane temperatury, dlatego łatwo możesz wybrać rodzaj stali, z którego jest wykonane kolano, by o wiele łatwiej dopasować je do potrzeb swojego projektu.
Z jakich materiałów najczęściej są produkowane kolana? Kolanka hamburskie produkowane według europejskich i dzielą się następująco pod względem materiałów użytych do produkcji:
• S235 – stal niestopowa konstrukcyjna;
• 1.4301 – stali nierdzewnej austenitycznej chromowo-niklowej;
• 1.4306 – stal stosowana głównie w przemyśle, to stal austenityczna chromowo-niklowa o niskiej zawartości węgla;
• 1.4307 – stal austenityczna chromowo-niklowa o bardzo dobrej odporności na korozję z umiarkowaną odpornością na wysokie temperatury (podczas spawania w wysokich temperaturach istnieje ryzyko wystąpienia korozji międzykrystalicznej);
• 1.4404 – to nierdzewna, austenityczna stal z zawartością molibdenu i znacznie lepszej odporności na korozję i działanie kwasów organicznych czy zjawisko korozji wżerowej;
• 1.4571 – nierdzewna stal austenityczna chromowo-niklowa z zawartością molibdenu i tytanu o bardzo dobrych właściwościach antykorozyjnych, ale umiarkowanej odporności w środowisku kwasów organicznych;
• 1.4541 – stal z dużą zawartością tytanu o bardzo dobrej granicy plastyczności, która jest również przystosowana do pracy w środowisku agresywnych substancji i bardzo wysokich temperaturach (powyżej 800 ° C).
Wszystkie te materiały są przystosowane do pracy w wysokich temperaturach i przygotowane do spawania.
A jak jest w przypadku kolan hamburskich produkowanych według normy amerykańskiej ANSI B16.9? W przypadku produkcji kolan według normy amerykańskiej wyróżnia się kolana typu 2D, 3D, 5D, 10 D. Kolana dzieli się pod względem wielkości promienia na krótkie (SR - short radius) i długie (LR – long radius). Najczęściej są produkowane z następujących rodzajów materiałów:
