پیچ و مهره در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی کاربرد وسیعی دارند. اگه پیچ و مهره‌ها نباشند، اجزاء یک سازه قابل اتصال به هم نخواهند بود. اگرچه از جوش‌های فلزی برای اتصال قطعات استفاده می‌شود، اما همیشه نمی‌توان از این روش استفاده کرد. بسیاری از مواقع لازم است قطعات متصل‌شده قابلیت جداسازی مجدد را داشته باشند و این‌جاست که اهمیت پیچ و مهره صنعتی آشکار می‌شود.
در میان صنایع مختلف، صنعت نفت، گاز و پتروشیمی نیاز زیادی به استفاده از پیچ و مهره دارد. این قطعات اتصالی ممکن است در ساخت تاسیسات و یا خط تولید به‌کار بروند. با توجه به این‌که تاسیسات پتروشیمی در معرض فشار و حرارت بالا و همچنین مواد خورنده هستند، استفاده از پیچ و مهره با کیفیت بالا اهمیت حیاتی دارد.
اتصالات مورد استفاده در این صنعت به‌طور اختصاصی و با کیفیت زیادی تولید شده و روزانه بازار می‌شوند. آنها سایزهای مختلفی دارند و با مواد خاصی روکش می‌شوند.
این مقاله انواع پیچ و مهره در صنعت پتروشیمی را معرفی می‌کند و به کاربرد، جنس، سایز و روش انتخاب آنها می‌پردازد.
انواع پیچ و مهره در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
به‌طور کلی سه نوع پیچ و مهره در پتروشیمی استفاده می‌شود:
- استاد بولت (Stud Bolts)
- پیچ‌های سر شش گوش (Hex Head Screw)
- بولت یو شکل (U bolt)
استاد بولت (Stud Bolts)
استاد بولت (Stud Bolts) میله رزوه‌دار کوچکی هست که برای بستن اتصالات فلنج پرفشار در یک کارخانه پتروشیمی استفاده می‌شود. یکی از مزیت‌های کلیدی آن این است که هر دو انتهای آن کاملاً رزوه شده است، به این معنی که می‌توان آنها را با مهره‌ها و پیچ‌های آب‌بندی شده در جای خود محکم کرد. استاد بولت‌ها خیلی راحت و سریع نصب و جدا می‌شوند و به همین دلیل از پرکاربردترین انواع پیچ و مهره در صنعت هستند.
این پیچ‌ها در طیف گسترده‌ای از فلزات و آلیاژها موجود هستند. بیشتر استاد بولت‌ها از آلیاژهای فلزی با استحکام بالا ساخته می‌شوند که دارای موادی مانند نیکل، کروم و منگنز هستند. این پیچ‌ها را می‌توان در شرایط بسیار چالش‌برانگیز استفاده کرد. از آنجایی که تجهیزات پتروشیمی اغلب در معرض دماهای بالا و مواد خورنده هستند، این پیچ و مهره‌ها بخش حیاتی تقریباً هر کارخانه پتروشیمی هستند.
با این حال، برخی از انواع پیچ و مهره استود بولت ممکن است از مواد کم استحکام، مانند آهن یا آلومینیوم ساخته شوند. برای جبران این مشکل، این پیچ و مهره‌ها معمولاً با رزوه‌های درشت‌تری ساخته می‌شوند تا در هنگام بسته‌شدن در جای خود باقی بمانند. با این حال، مقاومت آنها کمتر است.
برخی از کاربردهای رایج استود بولت در صنعت پتروشیمی عبارتند از:
- اتصالات فلنجی
- خطوط لوله با دمای بالا
- ساخت دکل نفتی
- ساخت سکوی فراساحلی
بولت یوشکل (U bolt)
بولت یو شکل (U bolt) یک پیچ منحنی به‌شکل “U” است که هر دو انتهای آن برای اتصال مهره‌ها و واشرها رزوه شده است. این پیچ‌ها از فولاد کربنی، فولاد آلیاژی یا فولاد ضد زنگ با فرآیند خمش سرد (cold bending) یا آهنگری گرم (hot forging process) ساخته می‌شوند.
بولت یو شکل
بولت یو شکل، مهره‌ها و واشرها به یکدیگر محکم می‌شوند تا نیروی گیره‌ای ایجاد کنند و دو قسمت را به هم وصل کنند. این نوع پیچ و مهره در صنعت برای پشتیبانی از لوله‌ها عالی عمل می‌کند و آنها را در جای خود محکم می‌کند. اندازه‌های استاندارد پیچ U bolt در ذیر ذکر شده‌اند:
پیچ‌های سر شش گوش (Hex Head Screw)
پیچ های سر شش گوش، که به آنها پیچ‌های شش گوش نیز می‌گویند، اتصال‌دهنده‌های رزوه‌ای با سر شش وجهی هستند که به‌طور وسیعی در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در مقایسه با سایر اتصالات، پیچ‌های سر شش گوش سطح بزرگ‌تری را برای بستن بهتر فراهم می‌کنند.
جنس پیچ و مهره‌های صنعت پتروشیمی
به‌منظور محافظت از تجهیزات و بست‌ها در برابر اثرات خوردگی و سایش پتروشیمی، پیچ و مهره در صنعت اغلب با پوشش‌های محافظ آبکاری می‌شوند. این پوشش‌ها می‌توانند به‌طور گسترده از پیچ و مهره در برابر ضربه، خوردگی و آسیب سطحی محافظت کنند. بست‌های معمولا با روکش‌های سطح بالایی مانند روی، کادمیوم، نیکل الکترولس، و همچنین پوشش‌های زایلان آبکاری می‌شوند.
با این حال جنس بدنه آنها هم می‌تواند متفاوت باشد. جنس انواع پیچ و مهره در صنعت به‌شرح زیر است:
- فولاد ضد زنگ: انتخاب رایجی است؛ چون نیازی به آبکاری ندارد و در برابر خوردگی مقاوم است.
- فولاد کربنی: رایج‌ترین پیچ‌ها با روکش روی هستند تا مقاومت بیشتری را در برابر خوردگی ارائه دهند.
- فولادی آلیاژی: این نوع پیچ‌ها طوری ساخته شده‌اند که مقدار زیادی وزن در هر اینچ مربع را تحمل کنند. آنها با روکش کادمیوم یا روی پوشانده می‌شوند تا در برابر خوردگی محافظت شوند.
انتخاب پیچ و مهره در صنعت
برای انتخاب صحیح پیچ و مهره در صنعت لازم است به‌خوبی بدانید که پیچ‌ها قرار است در چه شرایط دمایی کار کنند و چه نیرویی به آنها وارد می‌شود.
انتخاب بر اساس دما
انتخاب پیچ و مهره در صنعت باید بر اساس دما و شرایطی باشد که قرار است اعمال شود. دماهای صنعت پتروشیمی می‌تواند از زیر صفر تا بیشتر از 500 درجه سانتیگرام متغیر باشد. پیچ و مهره L7 درجه A320 می‌تواند دمایی از -101 درجه سانتیگراد تا 538 درجه سانتیگراد را تحمل کند و برای انواع عملکردها و فرآیندها مناسب است. در همین حال، پیچ و مهره‌هایی مانند A193 درجه B16 می‌توانند دمای بسیار بالا را تحمل کند، اما ممکن است در دمای زیر صفر مقاومت نکند.
اصطلاحات و درجاتی که در پاراگراف بالا ذکر کردیم در حقیقت راهی برای مشخص‌کردن جنس و سایز پیچ و مهره است که توضیح دقیق آن در این مقاله نمی‌گنجد. برای اطلاع بیشتر می‌توانید به استانداردهای ASTM و همچنین این لینک که درجه‌بندی‌ها را مشخص می‌کند مراجعه کنید.
انتخاب بر اساس استحکام
همان‌طور که قبلاً گفتیم، همه انواع پیچ و مهره در صنعت از استحکام یکسانی برخوردار نیستند. مهم است که هنگام انتخاب این پیچ‌ها تفاوت بین مقاومت تسلیم و استحکام کششی را بدانید. استحکام تسلیم مقدار تنشی است که یک ماده می‌تواند قبل از تغییر شکل دائمی متحمل شود. از طرف دیگر، استحکام کششی مقدار تنشی است که یک ماده می‌تواند قبل از شکستن تحمل کند. لازم است انتخاب پیچ و مهره در صنعت بر اساس این دو نوع استحکام انجام شود.
انتخاب بر اساس ابعاد پیچ و مهره
ممکن است بدیهی به نظر برسد، اما اهمیت زیادی دارد که اندازه پیچ و مهره در صنعت را دقیق انتخاب کنید. ابعاد پیچ می‌تواند بر استحکام، ازدیاد طول عمر و سختی سازه تأثیر بگذارد که خود می‌تواند تفاوت زیادی را در کارکرد تجهیزات ایجاد کند.
سخن آخر
پیچ و مهره در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی از اهمیت زیادی برخوردار است. انواع مختلفی از این اتصالات در صنعت استفاده می‌شوند که استود بولت، پیچ یوشکل و پیچ‌های سر شش گوش سه نوع رایج هستند. آنها با استفاده از مواد مختلف ساخته شده و گاهی آبکاری می‌شوند. همچنین سایزهای آنها برای استفاده‌های مختلف متغیر است.
