Стандарты и нормативы для крепежей и метизов в разных странах
Ранее мы уже отвечали на каверзный вопрос «как отличить болт от винта?» — по названию, указанному в стандарте на изготовление. И это не шутка, а подлинное руководство к действию: в отношение стандартного крепежа любые сведения о нем черпают из нормативной документации, начиная от размеров и точности, заканчивая материалом и твердостью после термической обработки.
Регулярное обращение к стандартам, умение правильно их читать и интерпретировать опубликованные данные — очень важный и полезный навык в любой технической сфере. Работа в таком режиме приводит взаимодействие с крепежами в строгий упорядоченный вид, убирает субъективный фактор в любом выборе и максимально снижает риск человеческой ошибки.
Сегодня ассортимент стандартного крепежа необычайно широк. Можно подобрать решение для практически любой задачи, даже самой оригинальной. Профессионализм инженера проявляется в том числе в маневрировании внутри стандартов для достижения оптимального результата. И, чтобы это стало не просто случайностью, а навыком, придется научиться ориентироваться в международных и национальных системах стандартизации крепежной продукции.
Виды современной стандартизации
Любая техническая инновация получает распространение лишь после того, как ей дадут четкое определение. Это означает, что продукт приобретает название, функцию, область конструктивных исполнений и технических требований к изготовлению. Даже примитивный гвоздь — это результат кропотливой работы, который привел к появлению стандарта на подобный крепеж. Отступление от стандарта означает, что гвоздь некачественный и перестает быть функциональным.
Стандартизация — это деятельность, направленная в первую очередь на улучшение взаимопонимания внутри отрасли и между отраслями, между специалистами разных школ и разных стран, даже разных эпох.
Стандартизация приводит к единой точке отсчета множество различных субъективных взглядов на конкретный предмет или процесс. Стандартизация близка к формализации — формирует четкое и однозначное определение, которое нельзя трактовать двояко. В том числе это влечет за собой единство измерений, выраженное в общей системе отсчета (в настоящий момент — система СИ, современная метрическая).
Казалось бы, приведение к жестким рамкам ограничивает простор для технического творчества, но на самом деле такой подход только стимулирует дальнейшее развитие, поскольку каждое новое изобретение может опереться на уже известные решения.
Отказ от стандартизации означает несогласованность и разобщенность между сотрудничающими сторонами. Это создает технические барьеры в международной торговле и тормозит общий мировой прогресс. Яркий пример, когда каждый производитель стремится закладывать в конструкцию своих изделий уникальные нестандартные детали. В краткосрочной перспективе это гарантирует зависимость клиента от бренда, но в долгосрочной — вызывает сложности с покупкой запчастей и ремонтом техники.
Общий мировой объем стандартов неравномерен. Наиболее многочисленными будут технические нормы:
- На инженерные решения — 27,3% от всего числа;
- На материалы — 22,9%;
- На электронику и цифровые коммуникации — 17%.
Показательно, что существуют даже стандарты на породы кошек и собак, где прописаны как поведенческие особенности животных, так и экстерьер — буквально от цвета носа до постановки хвоста.
В России вопросами стандартизации занимается Росстандарт, он же — Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Над разработкой и утверждением каждого нового стандарта и пересмотром старых трудится целая армия экспертов, и зачастую такая работа занимает несколько месяцев, если не годы.
Знакомство со стандартизацией крепежных изделий нужно начать с ГОСТ 27017-86 (ISO 1891:1979). Этот документ определяет терминологию — названия всех базовых типов метизов и их конструктивных вариантов. К каждой позиции приложена иллюстрация и описаны ключевые моменты, отличающие их от остальных.
Международные стандарты и нормативы
ISO
Штаб-квартира Международной организации по стандартизации расположена в Швейцарии. Этот орган ведет свою деятельность с 1946 года, когда после Второй Мировой войны весь прогрессивный мир сошелся во мнении, что необходимо разработать общие стандарты, на которые будут ориентироваться специалисты всех стран, вне зависимости от национальных школ. Так на первом заседании присутствовал совет инженеров из 25 государств, а первый стандарт был опубликован в 1951 году — это было определение эталонной температуры при измерении длины (20 градусов Цельсия).
Международные стандарты отмечены приставкой ISO (ИСО в русскоязычном написании). В настоящее время многие новые национальные нормативы фактически дублируют ранее вышедшие ISO, опираясь на них, как на фундаментальную информацию.
Наиболее «свежие» российские ГОСТы тоже имеют приставку ИСО. Примеры из метизной промышленности:
- Болты с шестигранной головкой — ГОСТ Р ИСО 4014-2013;
- Винты впотай — ГОСТ Р ИСО 10642-2012;
- Шестигранные гайки — ГОСТ Р ИСО 4032-2014.
Утверждение стандартов ISO имеет сходство с процессом принятия законов: проект документа подвергают поэтапному изучению, неоднократно перерабатывают и дорабатывают, утверждают голосованием. Спустя какое-то время после публикации норматив может быть пересмотрен или даже отозван.
IEC
Стандарты типа IEC разрабатывает Международная электротехническая комиссия и занимается этим с 1906 года. Такая организация возникла как отклик времен промышленного перехода на электричество, как основной тип энергии взамен пара.
Документы IEC распространяются на:
- Электротехнику;
- Радиотехнику;
- Промышленную электронику;
- Компоненты автоматических систем управления (АСУ);
- Элементы робототехнических систем.
Производство крепежа бесконечно далеко от стандартов IEC, однако в этой системе можно найти специфические нормативы на резьбу для лампочек и зажимы для проводников, что тоже в какой-то мере пересекается с понятием «крепежные изделия».
ANSI
Под такой аббревиатурой публикует свои стандарты объединение американских промышленников, основанное в 1918 году. Эта организация тесно сотрудничает с системами ISO и IEC, для согласования последних изменений и приведения общей номенклатуры известных технических решений к единому виду.
В настоящее время стандартами ANSI пользуются свыше 270 000 компаний и более 30 миллионов специалистов по всему миру. Любопытно, что сами эксперты ANSI никогда не разрабатывают новые документы — лишь рассматривают входящие предложения и утверждают их к публикации, осуществляют надзор и аккредитацию промышленных предприятий.
Характерной особенностью крепежа в системе ANSI будет преобладание продукции с дюймовой резьбой. Вопреки тому, что общемировая практика требует применения системы СИ с метрической размерностью, американцы всё еще сохраняют приверженность дюймам. Это иногда ставит в тупик российских специалистов, когда замеряешь штангенциркулем какой-либо размер на детали, а он однозначно дробный, никак не соответствующий нормальному размерному ряду.
Российский государственный стандарт (ГОСТ)
Выпуск продукции в РФ подчинен требованиям национальных (государственных) стандартов — ГОСТов. Это наследие еще советской эпохи, и большинство документов даже не редактировались после 1991 года. Это связано с тем, что предыдущие варианты составлены максимально качественно и пока не нуждаются в исправлениях или доработках.
Например, ГОСТ 4029-69 распространяется на обычные строительные гвозди, и он ни разу не менялся за 55 лет. Зато ГОСТ 11871-73 — на круглые шлицевые гайки — редактировали в 80 и 88 годах, и в финальной версии изменили минимальный диаметр резьбы (остановившись на 6 мм вместо 4 мм).
Утверждение стандарта на национальном уровне в том числе указывает на пик развития новой технологии, переход от кустарного производства к формализации и широкому распространению новых изделий. Так большинство ГОСТов на болты, винты, гайки зарегистрированы в период с 80х по 90е годы, а их согласование с международными ISO начинается примерно с 2010 года.
Еще одна категория нормативных метизов — выпущенные не по ГОСТу, а по ОСТу (отраслевому стандарту). Эти документы утверждены не на государственном уровне, а внутри узкой специфики (например, в металлургии, строительстве, энергетике, на железнодорожных путях сообщения). Такие изделия имеют характерные конструктивные особенности, и их можно встретить лишь на объектах указанной отрасли.
Европейские стандарты и нормативы
DIN
Огромный вклад в мировой запас стандартов внес Немецкий институт стандартизации. Традиционно инженерная школа Германии — одна из сильнейших в мире. Именно из немецкого языка в русский пришли характерные промышленные термины вроде «шпиндель», «бремсберг», «штрек». В крепеже отголоски этого наследия видят в продукции типа штифт и шплинт.
Над разработкой стандартов DIN трудятся 74 комитета. Зачастую последние технические новинки в машиностроении, станкостроении и инструментальной отрасли сначала получают отклик в формате DIN, а уже потом — утверждаются на уровне ISO.
Практически вся импортная метизная продукция, ориентированная на строительный и машиностроительный рынок, имеет ссылку на изготовление в соответствии с каким-либо DIN. Между российскими ГОСТами и немецкими стандартами в отношении аналогичной продукции иногда сложно найти различия, но они всё-таки есть, пускай и незначительные. К примеру — разная форма лепестков на гайках-барашках, что не влияет на функционал, но создает узнаваемый стиль.
EN
Евросоюз создал собственный орган стандартизации, организовав подготовку и публикацию нормативов гармонизированного типа. Такие документы приводят к общему обобщенному виду внутренние национальные стандарты в отношении 34 стран. Это сделано для упрощения торговли и развития промышленности внутри Евросоюза.
Европейские стандарты обозначаются EN, но в «чистом виде» их встретить уже достаточно сложно — все передовые страны взяли курс на техническую глобализацию. Часто это формулировка EN ISO или DIN EN. Так нажимные установочные винты выпускают по EN 27435:1996 и EN ISO 7436:2024.
Стандарты крепежей по EN имеют преимущество перед национальными стандартами. Это их ключевая характеристика. Но они же уступают международным документам уровня ISO. Нормы EN рассчитаны на применение сугубо внутри Евросоюза, но на практике проигрывают DIN за счет широкой номенклатуры уже имеющихся стандартов у немцев.
BS
Англичане не остались бы верными себе, если бы в противовес европейской и немецкой технической школе не организовали собственный Британский институт стандартов. Первый документ опубликовали в 1903 году, а в наше время ежегодно готовят более 2000 новых стандартов, защищая национальные интересы страны.
При глубоком анализе содержимого обнаруживаются четкие параллели с данными ISO, DIN, EN и даже советских ГОСТов. Фундаментальные основы всех стандартов на крепеж закладывались приблизительно в одно время, когда сотрудничество между странами было на высоком уровне, а инженеры искали точки соприкосновения, приводя свои знания к общему знаменателю.
Так терминология по метизам зафиксирована в BS ISO 1891:2009, а механические свойства болтов, винтов и резьбовых шпилек (аналогичные ГОСТ 1759.4) — в BS EN ISO 3506-1:2020. Прецизионный крепеж с шестигранными головками выпускают по BS 1768:1963, аналогичные болты в России — по ГОСТ 7817-80.
Американские стандарты и нормативы
ASTM
Американское сообщество по испытаниями и материалам предлагает согражданам использовать стандарты ASTM, разделенные на 7 категорий по буквам латинского алфавита — от A до G, где A соответствует нормативам на производство черных металлов и сплавов и изделий из них, а G — испытаниям на коррозию, износ и разрушение.
Если говорить о метизах, то болты из углеродистой и легированной стали изготавливают по ASTM A563-07(2013), а гайки из особых неметаллических материалов — по ASTM F467-13(2018). По аналогии с остальными системами стандартизации в скобках в конце обозначения указывают год утверждения норматива.
Всего в системе ASTM опубликовано свыше 12 000 стандартов в 80 томах. Здесь можно найти практически все — начиная от строительного крепежа и заканчивая требованиями к безопасности сложной технической продукции.
ASME
Подготовкой собственных стандартов также занимается Американское сообщество инженеров-механиков. Изначально их интересы были сосредоточены сугубо на машиностроении. Позже — распространились в том числе на смежные области (станкостроение, инструментальное и мебельное производство).
В системе ASME можно встретить документы, определяющие параметры специфического машиностроительного крепежа, например, болты фланцевых соединений с дюймовой резьбой по ASME B18.2.1-2012 и плужные сельскохозяйственные болты по ASME B18.9-2012. Характерно, что все крепежные элементы попадают в класс B18. Здесь же находится и норматив по контролю качества метизной продукции — ASME B18.18-2017.
Стандарты ASME регулярно пересматриваются и редактируются. Поэтому в доступе потребителя всегда оказывается сравнительно свежая версия.
SAE
Стандартизация в системе SAE проходит по инициативе Американского сообщества инженеров-автомобилестроителей. Начав с автомобильного, к нашему времени они перешли и на другие виды транспорта: подводные суда, беспилотные авто, морские дроны.
Автомобильный крепеж имеет некоторые отличительные особенности, отраженные в конструкции, требованиях к прочности и методах тестирования готовой продукции. Так болты с полукруглой головкой выпускают по SAE J481, конические пружинные шайбы для транспорта — по SAE J773, колесные болты с дюймовой резьбой — по SAE J1102, а ту же самую продукцию с метрической нарезкой — по SAE J1102M.
Именно для автомобильных метизов было разработано такое уникальное защитное покрытие, как цинк-ламель. На строительном и машиностроительном крепеже его не встретишь.
Азиатские стандарты и нормативы
JIS
Одним из мировых лидеров в разработке и производстве высокотехнологичной продукции сегодня выступает Япония. Крошечная по площади страна сумела за рекордное время поднять собственную промышленность на глобальный уровень, став в том числе «законодателем мод» в области электроники.
Регистрацией стандартов на продукцию в Японии занимается Японский комитет промышленной стандартизации. Их документы имеют приставку JIS и разделены на 19 категорий, обозначенных латинскими буквами. Так решения в области автомобильного транспорта относятся к категории «D», железнодорожная техника — «E», а судостроение — «F».
Полнорезьбовые шестигранные болты в Японии выпускают по JIS 115G0835, шестигранные гайки нормальной высоты — по JIS 310B0500, колпачковые гайки — по JIS 9205-3802. Шайбы-гровера изготавливают в соответствии с JIS 461F1200.
GB
Подготовкой собственных национальных стандартов и сертификацией Китай занялся сравнительно недавно, поэтому большинство документов датируются от 2000 года и выше. Эту деятельность контролирует Администрация стандартизации Китая, ставшая независимым органом в 2018 году. Учреждение сотрудничает с ISO и IEC.
Весь объем утвержденных стандартов разделен на две группы:
- GB — обязательные к исполнению;
- GB/T — рекомендуемые.
Подавляющее большинство стандартов — рекомендуемые. Производители стараются соответствовать им, но допускают собственные новаторские изменения в конструкции или технологии изготовления, чем и объясняется широкая вариативность китайских изделий как по исполнению, так и по качеству.
Шестигранные гайки в Китае выпускают по GB/T 6170-2015, фланцевые болты — по GB/T 16674.2-2016, пружинные шайбы — по GB/T 94/4-2017. Но российский потребитель достаточно редко сталкивается с маркировкой метизов по системе GB по той причине, что европейские бренды активно переносят цеха в Китай, тогда как сама продукция идет по ISO, EN и DIN.
Сравнительный анализ стандартов
- Наиболее значимой системой сегодня выступает ISO. Она подразумевает стандартизацию продукта на международном уровне, доступность и однозначность в интерпретации технических данных в Азии, Европе и США.
- Большинство национальных стандартов, обновленных после 2000 года, базируются на сведениях системы ISO.
- Система EN находится на начальном этапе своего распространения. Она призвана гармонизировать национальные стандарты стран Европы и постепенно заместить их.
- Несмотря на глобализацию, региональные стандарты ANSI и DIN по-прежнему сохраняют лидирующие позиции в США и Европе.
- Обозначение стандарта по определенной системе указывает не столько на страну производства, сколько на предпочтения и школу инженеров, проектировавших продукт.
- Российский производитель должен отдавать предпочтение метизам, изготовленным по ГОСТ. Это соответствует стратегии импортозамещения, а кроме того — в системе ГОСТ уже присутствуют нормативы, полностью согласованные с ISO, а также ближайшие аналоги DIN и EN.
Заключение
Между стандартами всегда находятся точки соприкосновения. В ряде случаев норматив на один и тот же тип крепежа в разных странах может содержать абсолютно идентичные сведения, с расхождениями в незначительных вопросах. Возможно, в будущем весь мир перейдет на единую общую систему метизов, но пока это кажется фантастикой.
Любопытно, что в стандартах на такие тривиальные вещи, как болты и гайки можно обнаружить национальные черты, характерные для инженеров, составлявших документ. Перелопатив несколько десятков или даже сотен документов, описывающих близкие по конструкции и функционалу изделия, начинаешь замечать — что предпочитают немцы, что выбирают американцы, какие решения принимают русские технари.
Занимаясь ремонтом, восстановлением или обслуживанием импортной техники, можно столкнуться с тем, что не получится заменить родной крепеж российским аналогом. Придется разбираться в зарубежных системах стандартизации и заказывать ремкомплект по DIN, ASME или JIS. Но также полезным будет ознакомиться с особенностями такой продукции, приняв во внимание все отличия от ГОСТовской. Процесс технического совершенствования и технологический прогресс невозможен без изучения чужих разработок — не с целью бездумного копирования, но ради обучения и собственного роста.