آشنایی با استاندارد تولید استاد بولت‌ها

پیش از آنکه به استاندارد تولید استاد بولت‌ها بپردازیم اول ببینیم که استاد بولت چیست؟ پیچ تمام رزوه (Full Threaded Rod) یا همان استاد بولت، نوعی پیچ است که بیشتر برای اتصال فلنج‌ (Flange) خطوط انتقال سیالات و میعانات در صنایع نفت،گاز،پتروشیمی به کار می‌رود. واژه STUD BOLT را برخی استد بولت نیز تلفظ می کنند. در تلفظ امریکایی و بریتانیایی تلفظ  حرف (U)  در واژه STUD  به صورت /stΛd/   (آ)  می باشد.

طبق تعریف کتابهای مرجع، پیچ تمام رزوه ای که از هر دو سمت با مهره مونتاژ گردد استاد بولت (stud bolt) نامیده می‌شود

استاد بولت (Stud Bolt) از هر طرف با یک مهره یا نات (NUT) مونتاژ می‌شود. در واقع هر ست از یک استاد و دو مهره تشکیل شده است.

چرا استاد بولت بهترین گزینه برای اتصال فلنج می باشد؟

دلایل استفاده از استاد بولت چیست؟                                                                                                                              

• سرعت عمل بیشتر در مونتاژ و دمونتاژ
• قیمت تمام شده پایین تر
• سرعت تولید و زمان تحویل سریعتر
• هزینه تعمیر و نگهداری کمتر

از دید یک فرد عادی استاد بولت یک نوع  پیچ بسیار ساده است. در واقع اگر از چنین فردی در خصوص تولید استاد بولت سوال شود، احتمالا پاسخ خواهد داد « یک تکه میلگرد که روی آن حدیده شده است». شاید دانستن این نکته برایتان جالب باشد که در بسیاری از کشورهای جهان من جمله کشور خودمان توانایی تولید برخی از گرید‌های استاد بولت وجود ندارد. حال این عدم توانایی ممکن است به دلیل عدم دسترسی به مواد اولیه باشد و یا عدم وجود تجهیزات مرتبط در فرایند تولید باشد.

شاید الان این سوال برایتان پیش آمده که این قطعه چقدر می‌تواند حساس باشد و چه پیچیدگی‌هایی در فرایند تولید آن وجود دارد؟ اگر قصد دارید با استاندارد استاد بولت‌ها و تولید آنها بیشتر آشنا شوید، در ادامه با ما باشید.

آنچه که در ادامه با آن می ‌پردازیم:

1. آشنایی با ASTM A193  مهمترین مرجع جهانی در تولید استاد بولت
2. بررسی ابعاد، رزوه، متریال و …
3. روشهای تولید

استاندارد تولید استاد بولت‌ها چیست؟

مهمترین مرجع جهانی تولید استاد بولت، استاندارد ASTM A193  می‌باشد. این استاندارد امریکایی در واقع یک مرجع است که علاوه بر معرفی دقیق متریال و خواص مکانیکی و شیمیایی انواع گرید پیچ، دیگر استانداردهای مورد نیاز جهت تولید پیچ  در مصارف دمای بالا و فشار بالا را معرفی می کند. مواردی نظیر: استاندارد ابعادی، تلرانس ابعادی، رزوه، پوشش، تست‌های مکانیکی و آنالیز، نوع ساختار مولکولی، بازرسی محصول، استاندارد مهره‌های مربوطه، واشر و تمامی استانداردهایی که در تولید استاد بولت ممکن است به آن نیاز باشد.

اگر تمامی استانداردهای معرفی شده در ASTM 193 را بخواهیم  مطالعه کنیم، نیاز به زمان زیادی خواهد بود. به هرحال جهت تولید با کیفیت و استاندارد نیاز است که ابتدا استاندارد استاد بولت‌ها را بشناسیم و تا زمانی که تولید کننده از این استاندارد ها اطلاع کافی نداشته باشد، محصول تولیدی نیز استاندارد نخواهد بود.

پارامترهایی که در تولید قابل بررسی است:

ابعاد استاد بولت: برای محاسبه طول مورد نیاز به راهنمای آن در ASME B16.5   باید مراجعه نمود. ضخامت فلنج، مهره، واشر، گسکت و پخ سر رزوه محاسبه شده و در نهایت طول  به دست می‌آید. بهتر است به مقدار ضخامت یک مهره بیشتر از نیاز به طول اضافه کنیم تا مونتاژ تسهیل گردد.

جهت محاسبه مقدار پخ  و همچنین تلرانس طول استاد بولت به BS4882  مراجعه نمایید. در این استاندارد با توجه به قطر و طول، تلرانس مربوطه معرفی شده است. توجه کنید که استاندارد BS4882  سیستم اینچی را شامل می‌گردد. جهت سیستم متریک میتوان از استاندارد Din 976  استفاده نمود.

مقدار S  برابر است با  1/3 مقدار D

استاندارد رزوه استاد بولت‌ها

قطر رزوه پیچ با توجه به سایز و کلاس فلنج طبق ASME B16.5 مشخص می‌گردد. پس از مشخص شدن قطر پیچ، نوع رزوه و گام آن باید مشخص گردد. استاندارد ASME B1.1 مرجع رزوه استاد بولت می‌باشد. رزوه ها تعدد بسیاری دارند. در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی از رزوه دنده مثلثی 60 درجه استفاده می‌گردد. این نوع را رزوه های ایزو (ISO METRIC) می‌نامند.جهت اطلاع بیشتر در خصوص رزوه اینجا کلیک کنید. گام رزوه ها معمولا از نوع UNC  می‌باشد. قطر 1 اینچ و به بالا همگی گام UN8  به کار می رود.

رزوه  استاد بولت های اینچی بر اساس استاندارد ASME B1.1  مشخص شده است.
Unified Inch Screw Threads

رایج ترین نوع رزوه شکل متقارن V  با زاویه °60 می باشد.
این شکل رزوه به طور گسترده ای کاربرد دارد و طی تلفیقی بین رزوه های اینچی و متریک یکسان سازی شده است.

پر کاربردترین رزوه ها عبارتند از :

• رزوه درشت یا UNC پرکاربردترین نوع رزوه می باشد. این نوع رزوه بیشتر برای متریال های نرم مثل آهن، آلومینیوم و مس… کاربرد دارد.
  سرعت مونتاژ بالا از ویژگیهای این گام می باشد.
• رزوه ریز یا UNF متداولترین رزوه برای قطعات دقیق می باشد.
  هر زمان نیاز به اعمال گشتاور بیشتری نسبت به گام UNC باشد، از گام UNF  استفاده می گردد.
• رزوه گام 8 – یا un8 منتخب استانداردهای ASTM A 193,A 320,A194 برای قطرهای “1 و بزرگتر از آن می باشد.

گرید استاد بولت: با توجه به شرایط محیطی، دما، نوع سیال و فشار، گرید‌های مختلفی در استاندارد  A193  معرفی شده‌ است. هر گرید، متریال مشخص و خواص مکانیکی و شیمیایی مشخصی دارد. آنالیز شیمایی، مقدار سختی راکول، برینل، ویکرز، روش تست خواص مکانیکی، مقدار استحکام مورد نیاز و تمامی هر آنچه که در زمینه تست گرید به آن نیاز باشد به صورت جامع در این استاندارد فهرست شده است.

از پر مصرفترین گریدهای موجود در استاندارد A193 می‌توان گرید‌های B7,B16,B8,B8T,L7,B7M,B8M  را نام برد. گرید B7 در این بین رکورد داراست و بیش از 70 درصد از مصرف را به خود اختصاص می‌دهد.

ساختار مولکولی نیز از موارد تاکید شده در مرجع A193  می‌باشد. ساختارمتریال گرید‌هایی که با عملیات حرارتی به استحکام مورد نظر میرسند مشخص شده است. عملیات کوئنچ و تمپر در این استاندارد بیشتر تاکید شده است. ساختار فولاد ها بیشتر بر روی مارتنزیت تمپرشده  تاکید دارد.

انتخاب واشر و مهره استاندارد

ابعاد مهره های اینچی طبق استاندارد  ASME B18.2.2  مشخص شده است. مهره ها می تواند واشردار (washer face) یا دو طرف پخ (Double Chamfer) باشند.
روزه مهره ها در استاندارد ASME B18.1.1   مشخص شده است. مهره ها می تواند  Heavy Hex Nut و یا  Hex Nut   باشند. نوع  Heavy – Washer face   بیشترین مصرف را دارد.

واشر ها طبق پیشنهاد استاندارد مرجع ASTM A 193  از نوع فولادی و منطبق با استاندارد   ASTM F 436  می باشند.