اخبار شرکت متالورژی پیچ و مهره: شریک ناشناخته در یکپارچگی فلنج

در حالی که فلنج فلزی و واشر اغلب در بحث‌های مربوط به اتصالات پیچ و مهره‌ای در مرکز توجه قرار دارند، یکپارچگی کل اتصال کاملاً به عملکرد پیچ و مهره آن بستگی دارد. مهره‌ها و پیچ‌ها شرکای گمنام هستند که نیروی گیره حیاتی را فراهم می‌کنند که واشر را فشرده کرده و اتصال را محکم می‌کند. قابلیت اطمینان آن‌ها توسط متالورژی آن‌ها دیکته می‌شود، که باید با دقت انتخاب شود تا با مواد فلنج و شرایط عملیاتی سیستم مطابقت داشته باشد.

پیچ‌های مورد استفاده برای فلنج‌های صنعتی فقط بست‌های عمومی نیستند. آن‌ها اجزای بسیار مهندسی‌شده‌ای هستند که از فولادهای آلیاژی خاص ساخته شده‌اند و برای مقاومت در برابر تنش‌های کششی بالا، اغلب در دماهای شدید، و مقاومت در برابر اشکال مختلف تخریب طراحی شده‌اند.

ویژگی‌های متالورژیکی کلیدی برای پیچ و مهره:

1. مقاومت کششی و استحکام تسلیم بالا:

   • پیچ‌ها باید به اندازه کافی محکم باشند تا بدون تسلیم شدن (کشش دائمی) به یک پیش‌بار بالا سفت شوند. این پیش‌بار همان چیزی است که واشر را فشرده می‌کند.

   • سخت‌کاری و تمپرینگ: بسیاری از پیچ‌های با استحکام بالا تحت این عملیات حرارتی قرار می‌گیرند. سخت‌کاری (سرد کردن سریع) فولاد را سخت می‌کند و تمپرینگ (گرم کردن مجدد تا دمای خاص) سپس چقرمگی و شکل‌پذیری آن را بهبود می‌بخشد و در عین حال استحکام را حفظ می‌کند.

2. مقاومت در برابر خزش:

   • برای کاربردهای با دمای بالا، پیچ‌ها باید در برابر خزش مقاومت کنند، که کشش یا تغییر شکل تدریجی تحت تنش مداوم در دماهای بالا است. اگر پیچ‌ها دچار خزش شوند، پیش‌بار خود را از دست می‌دهند و منجر به شل شدن واشر و نشتی می‌شوند. عناصر آلیاژی مانند کروم و مولیبدن مقاومت در برابر خزش را افزایش می‌دهند.

3. مقاومت در برابر کاهش تنش:

   • مشابه خزش، اما به‌طور خاص به کاهش تنش در یک ماده در طول زمان در کرنش ثابت (یعنی پیچ طول خود را حفظ می‌کند اما نیروی گیره خود را از دست می‌دهد) اشاره دارد. این برای حفظ فشرده‌سازی واشر حیاتی است.

4. چقرمگی (مقاومت در برابر ضربه):

   • پیچ‌ها، به‌ویژه برای کاربردهای با دمای پایین یا دینامیکی، باید چقرمگی خوبی داشته باشند تا در برابر شکست ترد تحت ضربه‌های ناگهانی یا تمرکز تنش مقاومت کنند. آزمایش ضربه (به عنوان مثال، Charpy V-notch) در پایین‌ترین دمای عملیاتی پیش‌بینی‌شده انجام می‌شود.

5. مقاومت در برابر خوردگی:

   • خوردگی خارجی: پیچ‌های در معرض دید در برابر خوردگی اتمسفری آسیب‌پذیر هستند، که می‌تواند پیچ را ضعیف کرده و برداشتن آن را دشوار کند. از پوشش‌ها (به عنوان مثال، گالوانیزه گرم، فلوئوروپلیمرها) یا مواد ذاتاً مقاوم در برابر خوردگی (به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ، فولاد ضد زنگ سوپر دوبلکس، آلیاژهای نیکل) استفاده می‌شود.

   • ترک خوردگی ناشی از تنش خوردگی (SCC): ترکیبی از تنش کششی، یک ماده مستعد و یک محیط خورنده خاص (به عنوان مثال، کلریدها برای فولاد ضد زنگ) می‌تواند منجر به ترک خوردن شود. مواد پیچ باید طوری انتخاب شوند که در برابر SCC در محیط سرویس خود مقاومت کنند.

   • شکنندگی هیدروژنی: در سرویس گاز ترش (حاوی H2S) یا محیط‌هایی که هیدروژن می‌تواند تولید شود، هیدروژن می‌تواند به فولادهای با استحکام بالا مستعد نفوذ کند و باعث شکست ترد شود. استانداردهای NACE MR0175/ISO 15156 محدودیت‌های مواد و سختی را برای کاهش این مشکل مشخص می‌کنند.

مواد رایج پیچ و مهره و کاربردهای آن‌ها (استانداردهای ASTM):

• ASTM A193 Grade B7: این رایج‌ترین ماده پیچ فولاد کربنی برای سرویس عمومی با دمای بالا تا 450 درجه سانتی‌گراد (850 درجه فارنهایت) است. این فولاد کروم-مولیبدن سخت‌شده و تمپر شده است. مهره‌ها معمولاً A194 Grade 2H هستند.

• ASTM A193 Grade B8/B8M: پیچ‌های فولاد ضد زنگ آستنیتی (معادل 304/316) برای مقاومت در برابر خوردگی. B8M (316) مقاومت بالاتری در برابر خوردگی حفره‌ای و شکافی ارائه می‌دهد. در محیط‌های خورنده یا جایی که سازگاری مواد خاص مورد نیاز است استفاده می‌شود.

• ASTM A320 Grade L7: فولاد کم آلیاژ (مشابه B7) اما به‌طور خاص برای سرویس با دمای پایین تا -101 درجه سانتی‌گراد (-150 درجه فارنهایت) آزمایش شده است و چقرمگی خوبی را در دماهای برودتی تضمین می‌کند. مهره‌ها معمولاً A194 Grade 7 هستند.

• ASTM A193 Grade B16: یک فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن-وانادیوم برای سرویس با دمای بسیار بالا و فشار بالا که مقاومت عالی در برابر خزش را ارائه می‌دهد.

• آلیاژهای تخصصی: برای محیط‌های بسیار تهاجمی (به عنوان مثال، سرویس ترش، کلریدهای بسیار بالا)، ممکن است به پیچ و مهره ساخته شده از فولادهای ضد زنگ سوپر دوبلکس (به عنوان مثال، UNS S32750) یا آلیاژهای نیکل (به عنوان مثال، آلیاژ 625، آلیاژ 718) نیاز باشد.

متالورژی پیچ و مهره یک زمینه پیچیده و حیاتی است. انتخاب، ساخت و نصب دقیق پیچ‌ها به اندازه خود فلنج و واشر مهم است. با ارائه نیروی گیره تزلزل‌ناپذیری که جوهر اصلی یک اتصال پیچ و مهره‌ای است، پیچ و مهره با کیفیت بالا، یکپارچگی و ایمنی طولانی‌مدت سیستم‌های لوله‌کشی صنعتی را در سراسر جهان تضمین می‌کند.