استاد بولت
استاد بولت پر مصرف ترین نوع اتصال فلنج در صنایع نفت، پتروشیمی و آب و فاضلاب است. Stud bolt در واقع یک نوع پیچ دو سر رزوه می باشد که در گرید های فولادی B7, B16 و در گرید های استنلس استیل B8 و B8M تولید می شود. این اتصال اغلب بصورت دنده اینچی مورد استفاده قرار می گیرد.
گروه صنعتی آژاکس مرکز استعلام قیمت و خرید استاد بولت در سایز های مختلف اینچی و میلیمتری تا 4 اینچ در ایران است. گرید های فولادی از این اتصال صنعتی اغلب بصورت آبکاری شده به منظور داشتن مقاومت بالا در برابر زنگ زدگی مورد استفاده قرار می گیرند. این اتصال صنعتی در ظاهر شبیه به پیچ متری بوده اما بالاخص در گرید فولادی دارای آلیاژ های بسیار قدرتمند تری است.
گرید های مختلف استاد بولت فولادی و استیل
استاد بولت ها در کاربردهای فشار و دما بالا بر اساس آلیاژ و عملیات حرارتی به گریدهای متفاوت تقسیم می شوند. گریدهای آلیاژی B7 و B16 مطابق ASTM A193 برای سرویس های داغ با تنسایل بالا طراحی شده اند. گریدهای استنلس B8 و B8M مقاومت عالی در برابر خوردگی می دهند اما تنسایل پایین تری دارند. کلاس های مقاومتی 8.8 و 10.9 و 12.9 طبق ISO 898-1 برای سازه های عمومی تا ماشین آلات سنگین انتخاب می شوند و سختی بالاتر به معنای مقاومت سایشی بیشتر است.
| گرید | استاندارد تولید | تنسایل کششی (MPa) | محدوده سختی سایشی (HBW تقریبی) |
|---|---|---|---|
| B7 | ASTM A193/A193M | ≈ 860 | ≈ 235 تا 321 |
| B16 | ASTM A193/A193M | ≈ 965 | ≈ 285 تا 352 |
| B8 | ASTM A193/A193M | ≈ 515 | ≈ 140 تا 190 |
| B8M | ASTM A193/A193M | ≈ 515 | ≈ 140 تا 190 |
| 8.8 | ISO 898-1 | ≥ 800 | ≈ 255 تا 335 |
| 10.9 | ISO 898-1 | ≥ 1040 | ≈ 320 تا 380 |
| 12.9 | ISO 898-1 | ≥ 1220 | ≈ 385 تا 435 |
استاندارد ASTM A193 در تولید استاد بولت اینچی و میلیمتری
استاندارد ASTM A193 مرجع تولید استاد بولت اینچی برای تجهیزات تحت فشار است و خواص مکانیکی، ترکیب شیمیایی، عملیات حرارتی و الزامات بازرسی را تعیین می کند.
دامنه سایز شامل قطر 1/4 تا 4 اینچ و طول های رایج 2 تا 48 اینچ است.
رزوه ها طبق ASME B1.1 با سری UNC یا 8UN و کلاس تلرانس 2A تولید می شوند.
گریدهای اصلی شامل B7 B16 B8 و B8M بوده و بر اساس سرویس دما و خوردگی انتخاب می شوند.
تست های کشش و سختی بر اساس ASTM A370 و ASTM E10 یا E18 انجام می شوند.
فولاد های آلیاژی تحت نرماله کوئنچ و تمپر و استنلس تحت Solution Anneal تحویل می شوند.
| پارامتر | مقدار مهندسی طبق ASTM A193 |
|---|---|
| دامنه قطر اینچی | 1/4 تا 4 in |
| رزوه و تلرانس | ASME B1.1 سری UNC یا 8UN کلاس 2A |
| گرید های متداول | B7 B16 B8 B8M |
| UTS گرید B7 | حداقل 125 ksi ≈ 860 MPa |
| YS گرید B7 | حداقل 105 ksi ≈ 724 MPa |
| سختی B7 | تقریباً 24 تا 38 HRC |
| UTS گرید B16 | حداقل 130 ksi ≈ 895 MPa |
| YS گرید B16 | حداقل 110 ksi ≈ 760 MPa |
| UTS گرید B8/B8M | حداقل 75 ksi ≈ 515 MPa (Solution Annealed) |
| YS گرید B8/B8M | حداقل 30 ksi ≈ 205 MPa |
| سختی B8/B8M | تقریباً 140 تا 190 HBW |
| دمای سرویس اشاره ای | حدود −29 تا 593 °C برای B7/B16 بسته به طراحی |
| استاندارد آزمون | ASTM A370 کشش و ضربه، ASTM E10/E18 سختی |
| مدارک کیفیت | MTR شامل ترکیب شیمیایی، نتایج کشش و سختی و Heat No |
چک لیست فنی اجرایی استاد بولت ASTM A193 اینچی
- انتخاب گرید: B7 برای دمای متوسط و فشار بالا B16 برای دمای بالاتر B8/B8M برای محیط های خورنده.
- عملیات حرارتی: B7/B16 نرماله کوئنچ و تمپر، B8/B8M Solution Anneal با کاربید زدایی کنترل شده.
- کنترل رزوه: پروفیل و گام طبق ASME B1.1 با گیج Go/No-Go و تمیزی ریشه رزوه.
- نمونه برداری تست: طبق الزامات Heat یا Lot با نمایندگی ابعادی و ردیابی Heat Number.
- پوشش سطح: زینک یا PTFE فقط در صورت مجاز بودن در سرویس و با کنترل ضخامت.
- مونتاژ: روانکار دنده با ضریب K مستند و گشتاور پیش بار مطابق محاسبات اتصال فلنج.
- پذیرش: بررسی بصری ترک لهیدگی رزوه تابیدگی و تطابق ابعاد با نقشه و استاندارد.
موارد کاربری صنعتی گرید های مختلف Stud Bolt
استاد بولت ها در صنایع نفت گاز و پتروشیمی بر اساس گریدهای مختلف انتخاب می شوند تا عملکرد مناسب در شرایط فشار و دما تضمین شود. گرید B7 با استحکام کششی حدود 860 مگاپاسکال در سرویس های دما تا 450 درجه سانتیگراد استفاده می شود و برای فلنج های کربنی فشار قوی ایده آل است. گرید B16 با تنسایل نزدیک به 965 مگاپاسکال در دماهای بالاتر تا حدود 593 درجه سانتیگراد کاربرد دارد و مناسب بویلر و توربین بخار است. فولادهای استنلس B8 و B8M مقاومت خوردگی بالایی دارند و برای خطوط فرآیندی و تجهیزات شیمیایی در محیط های کلریدی یا اسیدی انتخاب می شوند.
استاد بولت های استاندارد ISO مانند گریدهای 8.8، 10.9 و 12.9 برای کاربردهای عمومی سازه ای و ماشین آلات صنعتی استفاده می شوند.
کلاس 8.8 با تنسایل حداقل 800 مگاپاسکال مناسب سازه های فولادی و برج های انتقال نیرو است.
کلاس 10.9 با مقاومت کششی حدود 1040 مگاپاسکال در ماشین آلات سنگین و جرثقیل ها کاربرد دارد.
کلاس 12.9 با تنسایل بیش از 1220 مگاپاسکال در صنایع خودرو و اتصالات پرتنش انتخاب می شود.
- B7: فلنج های فشار قوی، خطوط بخار تا 450°C، فشار کاری حدود 20 تا 30 بار
- B16: بویلر و توربین بخار، دمای کاری تا 593°C، فشار کاری بیش از 40 بار
- B8: تجهیزات فرآیندی شیمیایی، محیط های اسیدی، مقاومت در برابر زنگ زدگی
- B8M: خطوط لوله کلریدی و واحدهای پتروشیمی، مقاومت عالی در برابر خوردگی موضعی
- 8.8: سازه های فولادی، برج های انتقال نیرو، اتصالات عمومی با تنسایل 800 MPa
- 10.9: ماشین آلات راهسازی و معدنی، جرثقیل ها، تجهیزات فشار بالا با تنسایل 1040 MPa
- 12.9: صنایع خودرو، اتصالات پرتنش، مکانیزم های با بار ضربه ای با تنسایل بیش از 1220 MPa
جدول وزنی استاد بولت از 1/4 اینچ الی 4 اینچ
وزن استاد بولت به صورت مستقیم تحت تاثیر سایز قطر اسمی، طول و متریال پایه مانند فولاد کربنی، آلیاژ کروم مولیبدن یا استنلس استیل قرار دارد. به عنوان مثال، یک استاد بولت با قطر 2 اینچ از فولاد کربنی A193 B7 وزنی به مراتب کمتر از همان سایز در متریال استنلس استیل 304 خواهد داشت زیرا چگالی فولاد ضد زنگ حدود 7.9 g/cm³ است در حالی که فولاد کربنی نزدیک به 7.85 g/cm³ می باشد. انتخاب متریال علاوه بر تغییر وزن نهایی، بر مقاومت کششی، پایداری در دماهای بالا و قابلیت استفاده در محیط های خورنده نیز تاثیرگذار است.
| سایز اسمی (اینچ) | وزن تقریبی هر 100 میلیمتر (کیلوگرم) |
|---|---|
| 1/4 | 0.05 |
| 3/8 | 0.09 |
| 1/2 | 0.16 |
| 5/8 | 0.25 |
| 3/4 | 0.33 |
| 1 | 0.65 |
| 2 | 2.55 |
| 3 | 5.80 |
| 4 | 10.40 |
تفاوت آلیاژ و نوع دنده Stud Bolt با پیچ متری تمام رزوه
استاد بولت ها معمولاً بر اساس استاندارد ASTM A193 یا معادل های بین المللی تولید می شوند و از فولاد آلیاژی کروم مولیبدن یا فولاد ضد زنگ ساخته می شوند. این آلیاژها استحکام کششی بالاتر از 860 تا 965 مگاپاسکال و مقاومت حرارتی تا 593 درجه سانتیگراد را تضمین می کنند. در مقابل پیچ متری تمام رزوه معمولاً طبق استاندارد ISO 898-1 از فولاد کربنی با گریدهای 4.8 تا 12.9 تولید می شود که دامنه تنسایل آن 400 تا 1220 مگاپاسکال است. بنابراین استاد بولت ها برای فشار و دمای بالا در صنایع نفت و گاز طراحی می شوند اما پیچ های متری بیشتر برای مصارف عمومی سازه ای و مکانیکی کاربرد دارند.
تفاوت مهم دیگر در نوع دنده است که در استاد بولت اینچی رزوه ها طبق ASME B1.1 و به صورت UNC یا 8UN با تلرانس کلاس 2A ماشین کاری می شوند. این دنده ها عمق و پروفیل مناسب برای بارگذاری محوری سنگین در اتصالات فلنج دارند. اما پیچ های متری تمام رزوه از استاندارد ISO با گام متریک M و تلرانس کلاس 6g تبعیت می کنند که برای بارهای متوسط طراحی شده است. به همین دلیل استاد بولت دارای پایداری بیشتر تحت بار حرارتی و فشاری است در حالی که پیچ متری بیشتر در سازه های عمومی و ماشین آلات سبک استفاده می شود.
مشخصات فنی، گرید و استاندارد مهره اتصالی بر روی استاد بولت
مهره اتصالی استاد بولت فولادی معمولا از گرید A194 2H تولید می شود و مطابق استاندارد ASTM A194 طراحی شده است. این مهره ها دارای مقاومت کششی بالا حدود 105 ksi معادل 724 N/mm2 و سختی سطحی 197 تا 237 برینل هستند. قطر رزوه، طول رزوه و تحمل گشتاور پیچشی دقیق مطابق استاندارد تعیین می شود تا نصب بدون آسیب به رزوه امکان پذیر باشد. این نوع مهره ها برای اتصال استاد بولت های فولادی B7 و B16 در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهی با فشار و دمای بالا استفاده می شود و ایمنی و دوام اتصالات را تضمین می کند.
مهره اتصالی استاد بولت استیل معمولا از فولاد زنگ نزن آستنیتی یا فریتی ساخته می شود و مطابق استاندارد ASTM A194 یا A193 برای محیط های خورنده طراحی شده است. این مهره ها دارای مقاومت کششی حدود 70 تا 100 ksi معادل 480 تا 690 N/mm2 و سختی سطحی متوسط 180 تا 220 برینل هستند. مقاومت عالی در برابر خوردگی و قابلیت استفاده در محیط های دریایی و شیمیایی، موجب افزایش طول عمر و کاهش هزینه های نگهداری می گردد.
| نوع مهره | گرید | استاندارد | مقاومت کششی | سختی سطحی | کاربرد صنعتی |
|---|---|---|---|---|---|
| فولادی | A194 2H | ASTM A194 | 105 ksi (724 N/mm2) | 197 - 237 برینل | اتصال استاد بولت B7 و B16، صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهی |
| استیل | فولاد زنگ نزن آستنیتی / فریتی | ASTM A194 / A193 | 70 - 100 ksi (480 - 690 N/mm2) | 180 - 220 برینل | محیط های خورنده، دریایی، شیمیایی و صنایع حساس به خوردگی |
