چگونگي انتخاب پيچ و مهره مناسب براي اتصالات ساختماني

در صنايع فرآيندي مانند نفت، گاز و پتروشيمي، انتخاب بست مناسب در كاربرد مناسب مي تواند حياتي باشد. به عنوان مثال، پيچ‌هايي كه براي اتصال فلنج‌هاي همراه استفاده مي‌شوند، يا پيچ‌هايي كه براي اتصال استاندارد لوله به ديوار باربر استفاده مي‌شوند، يا مهره‌ها و پيچ‌هايي كه براي اتصال انتهاي بشقاب‌هاي يك راكتور استفاده مي‌شوند، براي توليد بسيار مهم هستند. انتخاب بست مناسب نيز براي ايمني، هم براي فرآيند و هم براي كارگران كارخانه بسيار مهم است.

انتخاب بست مناسب مورد توجه قرار نخواهد گرفت. اما عدم انتخاب بست مناسب براي يك برنامه ممكن است مشكلاتي از يك نشتي كوچك تا يك خرابي فاجعه بار ايجاد كند و اين مطمئناً متوجه خواهد شد. ما قصد داريم هر بار نحوه انتخاب بست مناسب را بررسي كنيم.

انتخاب اتصال دهنده بر اساس برنامه ها

قبل از اينكه با تامين كننده بست خود تماس بگيريد، بايد بدانيد كاربرد چيست. كاربردهاي بسيار زيادي براي اتصال دهنده هاي صنعتي وجود دارد كه حتي فهرستي از آن از حوصله اين مقاله خارج است، اما انواع اتصال دهنده ها و مناسب بودن آنها براي كاربردها و خدمات اغلب در بسياري از كاربردها يكسان است. اينكه از فولاد ملايم يا كروم مولي استفاده مي‌كنيد يا حتي از چيزهاي عجيب و غريب به نيازهاي برنامه بستگي دارد.

همچنين بايد بدانيد كه چگونه از استانداردهايي استفاده كنيد كه بست ها و كاربرد آنها را پوشش مي دهند. به عنوان مثال، ASTM A307، پيچ‌ها، ناوداني‌ها و ميله‌هاي رزوه‌دار فولاد كربني را تا مقاومت كششي 60000 PSI پوشش مي‌دهد. ASTM F593 پيچ هاي فولادي ضد زنگ، پيچ هاي درپوش شش گوش را پوشش مي دهدو ناوداني. ASTM A193/A193M فولاد آلياژي و پيچ و مهره هاي فولادي ضد زنگ را براي خدمات فشار بالا يا دماي بالا و ساير كاربردهاي خاص پوشش مي دهد. شما اغلب مي توانيد برنامه خود يا برنامه اي را پيدا كنيد كه كاملاً شبيه برنامه شما است كه در اين استانداردها و ساير استانداردها ذكر شده است.

 

نوع مناسب اتصال دهنده را براي برنامه انتخاب كنيد

برخي از اصول در اينجا وجود دارد. آيا بست شما مناسب است؟ گاهي اوقات به نظر مي رسد كه بيش از يك نوع اتصال دهنده كار كند. اينجاست كه تجربه شما و تامين كننده بست به شما كمك مي كند تا در مورد بست مناسب براي برنامه تصميم بگيريد. به طور معمول، يك پيچ از يك سر، يك شفت با مقداري طول و يك انتهاي رزوه اي تشكيل شده است.

سر پيچ مي تواند شش گوش، سر پيچ، سر سوكت يا طرح ديگري باشد. طراحي سر پيچ مي تواند براي ميزان گشتاوري كه پيچ مي گيرد و مسائل ديگر مهم باشد، بنابراين مهم است كه سر پيچ را به درستي انتخاب كنيد. طول پيچ بر اساس كاربرد است. به عنوان مثال، پيچ فلنج بايد به اندازه كافي بلند باشد تا واشر، فلنج، واشر فلنج، فلنج همراه، واشر ديگر و مهره را با چندين رزوه براي ايمني نگه دارد.

موضوعات نيز بخشي از برنامه هستند. رزوه‌ها چه درشت (UNC)، ريز (UNF)، يا 8 رزوه (UN—بيشتر در كاربردهاي ميدان‌هاي نفتي استفاده مي‌شوند) بايد براي ارائه بهترين ويژگي‌هاي حمل بار انتخاب شوند. همچنين موضوعات استاندارد متريك، BSW (British Standard Whitworth) و موارد ديگر وجود دارد. انتخاب نخ مهم است: رزوه هاي درشت امكان مونتاژ سريعتر را فراهم مي كنند. رزوه هاي ظريف به دليل تعداد دورهاي لازم براي پيمودن مسافتي مشابه با يك رزوه درشت، زمان بيشتري براي مونتاژ شدن دارند. با اين حال، آنها درگيري بهتري با نخ را فراهم مي كنند، و تعداد بيشتري از سطوح جفت در تماس هستند، كه اتصال ايمن تري را فراهم مي كند كه مي تواند كشش بيشتري را در اتصال ايجاد كند.

 

مصالح ساختماني

تقريباً همه اتصال دهنده ها از فولاد كربني استفاده مي كنند . داراي وسيع ترين طيف كارايي و دامنه خواص مقاومتي است. حتي فولادهاي كم كربن مانند ASTM 307 Grade B نيز وجود دارد كه براي پيچ‌هاي شش گوش و ناوداني سنگين در نظر گرفته شده براي اتصالات فلنجي در سيستم‌هاي لوله‌كشي با فلنج‌هاي چدني استفاده مي‌شود.

فولادهاي كربن متوسط ​​را مي توان براي افزايش قابليت حمل بار، عمليات حرارتي كرد. استاندارد ASTM A193 فولاد آلياژي و مواد پيچ ​​و مهره فولادي ضد زنگ را براي خدمات در دماي بالا يا فشار بالا پوشش مي دهد. اين مشخصات شامل اتصال دهنده هايي است كه براي استفاده در مخازن تحت فشار، شيرها، فلنج ها و اتصالات در نظر گرفته شده است.

 

اتصال دهنده هاي متداول كه توسط درجه ها استفاده مي شود

رايج ترين اتصال دهنده هاي مورد استفاده، سر شش گوش گريد 2، 5، و 8 هستند. درجه 2 فولاد درجه سخت افزار استاندارد است. اين رايج ترين نوع بست فولادي است و كم هزينه ترين است. پيچ و مهره هاي درجه 2 معمولاً در مواردي كه استحكام بالا نگران كننده نيست، مانند نصب نرده، و گيره هاي لوله و آويزها استفاده مي شود.

پيچ هاي شش گوش درجه 5 براي افزايش استحكام سخت مي شوند و رايج ترين پيچ هاي موجود در كاربردهاي خودرو هستند. پيچ هاي درجه 8 بيشتر از پيچ هاي درجه 5 سخت شده اند. بنابراين آنها قوي تر هستند و در برنامه هاي كاربردي مانند سيستم تعليق خودرو و مونتاژ تجهيزات استفاده مي شوند.

پيچ هاي سر سوكت معمولاً از فولاد آلياژي هستند. پيچ و مهره هاي فولادي آلياژي از آلياژ فولادي با استحكام بالا ساخته مي شوند و بيشتر تحت عمليات حرارتي قرار مي گيرند. پيچ و مهره هاي فولادي آلياژي معمولاً آبكاري نمي شوند و در نتيجه يك روكش سياه مات ايجاد مي شود.

پيچ و مهره هاي فولادي آلياژي بسيار قوي اما بسيار شكننده هستند. در صورت نياز به روكش روي بايد مراقب سرهاي سوكت بود. هنگام آبكاري اين بست ها ممكن است شكنندگي هيدروژني رخ دهد كه مي تواند باعث خرابي بست شود. فولادهاي آلياژي كه بيش از 1.5 درصد منگنز، 0.6 درصد مس و كروم كمتر از 4 درصد دارند، در طيف وسيعي از مقاومت در برابر انعطاف پذيري بسيار مفيد هستند. فولادهاي آلياژي كه غلظت مناسبي از موليبدن يا واناديم يا عناصر ديگر دارند را مي توان در مناطقي كه امكان خوردگي وجود دارد مانند بخاري، ديگ بخار و ساير وسايل استفاده كرد.

 

تفاوت در اتصال دهنده هاي فولادي ضد زنگ

فولادهاي زنگ نزن مي توانند آستنيتي باشند (معمولاً SS 302، 304، 316 و ساير فولادهاي با استحكام پايين را نمي توان عمليات حرارتي كرد)، مارتنزيتي (410، 416 را مي توان عمليات حرارتي كرد) يا فريتي .(SS 430 مغناطيسي و مقاومت در برابر خوردگي كمتر) و هر كدام از اينها داراي خواص خاصي براي استفاده در كاربردهاي خاص هستند.

سري 300 رايج ترين آلياژهاي فولاد ضد زنگ مورد استفاده براي اتصال دهنده ها هستند. اينها در طيف گسترده اي از كاربردها از مناطق با رطوبت بالا مانند تصفيه خانه هاي آب گرفته تا مناطق ذخيره سازي مواد غذايي و در گياهاني كه قرار گرفتن در معرض مواد شيميايي امكان پذير است استفاده مي شود.

در حالي كه اكثر اتصال دهنده هاي ضد زنگ استحكام كلي پيچ فولاد كربني عمليات حرارتي شده را ندارند، سري 400 مي توانند استحكام بالاتري را بدون از دست دادن مقاومت در برابر خوردگي زياد ارائه دهند. كتاب‌هاي راهنماي ماشين‌كاران، مانند كتاب استاندارد Marks براي مهندسين مكانيك، داراي جداول خواص فلزات است كه مي‌توان از آنها براي تعيين كاربردهاي مناسب استفاده كرد.

مواد ديگري را نيز مي توان براي اتصال دهنده ها استفاده كرد: برنج، برنز (به ويژه براي كاربردهاي دريايي و دريايي) و گاهي اوقات آلومينيوم. اينها اغلب به دلايل مشابه فولاد ضد زنگ انتخاب مي شوند. اين فلزات و آلياژها مقاومت خوبي در برابر خوردگي دارند. در مورد برنج و برنز نيز ممكن است جذابيت زيبايي داشته باشند. با آلومينيوم، يك بست بسيار سبك نيز داريد. مانند ضد زنگ، اين بست ها فاقد استحكام بيشتر پيچ و مهره هاي فولاد كربني هستند. استحكام آنها به طور معمول از يك اتصال دهنده درجه 2 سخت نشده است.

 

فلزات نرم‌تر خطر داغ شدن يا كنده شدن نخ را دارند. در طول سفت شدن بست، فشار بين سطوح رزوه در تماس ايجاد مي شود، نقاط بالاي فلزي رزوه ها در معرض يكديگر قرار مي گيرند كه اصطكاك را افزايش مي دهد. تركيب اين دو رويداد مي تواند گرماي كافي براي جوش خوردن و گرفتن مهره و پيچ و مهره با هم ايجاد كند.

راه هايي براي جلوگيري از زخم شدن و برهنه شدن وجود دارد. قطعات جفت شونده، به عنوان مثال، مهره و پيچ كه هر دو از يك آلياژ ساخته شده اند، نسبت به آلياژهاي غيرمشابه، تمايل بيشتري به زرد شدن دارند. يك مجموعه معمولي از آلياژهاي غير مشابه، مهره فولادي ضد زنگ سري 400 با پيچ سري 316 است. با اين حال، اين باعث كاهش مقاومت كلي مجموعه در برابر خوردگي مي شود.

هر چه سطوح جفت‌گيري صاف‌تر باشند، سوزش كمتر اتفاق مي‌افتد. رزوه هاي نورد شده معمولاً سطوح صاف تري نسبت به نخ هاي برش داده شده ارائه مي دهند و در نتيجه اصطكاك را كه باعث گال شدن مي شود كاهش مي دهند. و البته بايد از گشتاور نصب مناسب استفاده كرد. اگر بست بيش از حد سفت شود، رزوه ها مي توانند شروع به تسليم شدن كنند كه باعث ايجاد اصطكاك بين سطوح جفت مي شود.

 

پوشش هاي رايج براي اتصال دهنده ها

مقاومت در برابر خوردگي بست ها به دليل محيطي كه اين مواد در آن استفاده مي شوند مي تواند بسيار مهم باشد. گاهي اوقات پوشش خاصي براي بست لازم است. روي رايج ترين پوششي است كه امروزه استفاده مي شود. اين مقدار معقول مقاومت در برابر خوردگي را با قيمت مقرون به صرفه ارائه مي دهد. پوشش‌هاي گالوانيزه گرم درجه مقاومت بيشتري را ارائه مي‌دهند و معمولاً در جاهايي كه در معرض رطوبت و/يا نمك زياد هستند، مانند مناطق ساحلي، استفاده مي‌شوند.

با توجه به ضخامت روكش، مهره گالوانيزه بايد در اندازه بزرگ زده شود. اين بدان معني است كه مهره بدون روكش يا روكش روي روي پيچ گالوانيزه كار نمي كند. PTFE يا PFA تفلون يك پوشش تخصصي است كه اغلب در مناطقي كه مقاومت در برابر مواد شيميايي ضروري است استفاده مي شود. اتصال دهنده هاي روكش تفلون دماي عملياتي بالايي دارند، ضريب اصطكاك پاييني دارند.

مقاومت در برابر سايش منصفانه و مقاومت شيميايي خوب. اين پوشش معمولاً در مواردي استفاده مي شود كه روان كننده خشك، اصطكاك كم يا پوشش مقاوم در برابر خوردگي ضروري است. انتخاب اتصال دهنده ها بر اساس وسيع ترين مقاومت در برابر خوردگي كه مواد ساخت و ساز ايجاد مي كند بسيار مهم است.

سطح ارتعاش و ميزان گرما (يا سرما) كه بست در معرض آن قرار مي گيرد، ملاحظات مهمي براي انتخاب است. در نواحي با ارتعاش زياد، ممكن است استفاده از مهره‌هاي قفلي با گشتاور غالب ضروري باشد. اين مهره ها مي توانند از شل شدن ارتعاش بست جلوگيري كنند. تغييرات شديد دما مي تواند باعث انبساط و انقباض مفصل بسته شود. اين حركت در مفصل مي تواند براي شل شدن اتصال كافي باشد.

 

مشخصات بست ASTM

اگر دستگاه يا لوله يا فلنجي كه براي آن بست انتخاب مي كنيد داراي مشخصات اتصال دهنده است، بايد هميشه به آن مشخصات پايبند باشيد. در غير اين صورت، بايد پارامترهاي برنامه را بدانيد و بر اساس آن بست ها را انتخاب كنيد. بيشتر اطلاعات مورد نياز را مي توان در مشخصات ASTM يافت.

رايج ترين مشخصات پيچ و مهره عبارتند از:

ASTM A193 - مواد پيچ ​​و مهره از فولاد آلياژي و فولاد ضد زنگ براي خدمات در دماي بالا يا فشار بالا.

پيچ و مهره فولاد كربني ASTM A307 ، استحكام كششي 60000 psi.

ASTM A354 پيچ‌ها، ناوداني‌ها و ساير بست‌هاي رزوه‌شده خارجي با آلياژ خاموش و تمپر شده.

ASTM A449 پيچ و مهره هاي فولادي خاموش و سكوريت شده براي استفاده عمومي.

پيچ و مهره هاي فولادي ضد زنگ ASTM F593 ، پيچ درپوش شش گوش و ناوداني.

ASTM F1554 پيچ هاي لنگر طراحي شده براي لنگر انداختن تكيه گاه هاي سازه اي به پايه هاي بتني.

ASTM F3125 مشخصات پيچ ساختاري جديد و يكپارچه جايگزين A325، A325M، A490، A490M، F1852 و F2280

ASTM A194 مهره هاي كربن و فولاد آلياژي براي پيچ و مهره براي سرويس فشار بالا و دماي بالا.

مشخصات استاندارد ASTM A563 براي مهره هاي كربن و فولاد آلياژي.

مهره هاي فولادي ضد زنگ ASTM F594 .

 

انتخاب فروشنده مناسب

انتخاب بست مناسب با داشتن فروشنده اي با دانش گسترده و تخصص كاربردي كه بتواند به شما كمك كند بسيار آسان مي شود. گسترش فروشندگان آنلاين، از كشورهاي توليدكننده كم هزينه، و حتي پتانسيل بسيار واقعي براي مواد تقلبي دليلي براي داشتن رابطه نزديك با فروشنده اي است كه مي شناسيد و به آن اعتماد داريد.

 

منبع برگرفته از: چگونه يك پيچ و مهره مناسب براي اتصالات ساختماني انتخاب كنيم؟

ادامه مطلب