ASTM A194 مشخصات مهره‌های فولادی و استنلس برای سرویس دما و فشار بالا است — مهره‌ای که روی استاد بولت ASTM A193 بسته می‌شود. مثل A193، این استاندارد جنس و خواص را تعیین می‌کند و هندسه از ASME B18.2.2 می‌آید.
استاندارد ASTM A 194 مهره‌هایی با فولادهای کربنی و فولادهای آلیاژی و استنلس استیل را در بر می‌گیرد. این مهره‌ها در صنایع در محل‌هایی نصب می‌شوند که فشار زیادی روی آنهاست و (یا) دمای کاری در محل اتصال مهره بالاست.مهره‌ها تا یک اینچ از استاندارد دنده UNC استفاده می‌کنند و مهره‌های ASTM A 194 از یک اینچ به بالا از اساندارد UNC کلاس 2B بهره می برند. پرمصرف‌ترین مهره ASTM A 194 مربوط به گرید 2H آن است که در صنعت بیشترین مورد استفاده را دارد. مهره ASTM A 194 GR 2H جایگزینی مناسب برای مهره ASTM A563 grade DH است.
گریدهای استاندارد ASTM A 194
| 2 | Carbon steel heavy hex nuts | مهره های کربن استیل سنگین |
|---|---|---|
| 2H | Quenched & tempered carbon steel heavy hex nuts | مهره های کربن استیل و فولاد آب دیده |
| 2HM | Quenched & tempered carbon steel heavy hex nuts, 100% hardness tested | فولاد کربن استیل آب دیده و تست شده |
| 4 | Quenched & tempered carbon-molybdenum heavy hex nuts (withdrawn in 2017) | فولاد آب دیده مولیبدن برای مهره های سنگین |
| 7 | Quenched & tempered alloy steel heavy hex nuts | فولاد آلیاژی آب دیده برای مهره های سنگین |
| 7M | Quenched & tempered alloy steel heavy hex nuts, 100% hardness tested | فولاد آلیاژی آب دیده برای مهره ای سنگین |
| 7L | Quenched & tempered alloy steel heavy hex nuts, Charpy impact tested | فولاد آلیاژی آب دیده |
| 8 | Stainless AISI 304 heavy hex nuts | استیل 304 |
| 8M | Stainless AISI 316 heavy hex nuts | استیل 316 |
خواص مکانیکی ASTM A 194
| Grade Identification Marking5 | Specification | Material | Nominal Size, In. | Tempering Temp. °F | Proof Load Stress, ksi | Hardness Rockwell | See Note | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Min | Max | |||||||
 | ASTM A194 Grade 2 | Medium Carbon Steel | 1/4 - 4 | 0 | 150 | 159 | 352 | 1,2,3 |
 | ASTM A194 Grade 2H | Medium Carbon Steel, Quenched and Tempered | 1/4 - 4 | 850 | 175 | C24 | C38 | 1,2 |
 | ASTM A194 Grade 2HM | Medium Carbon Steel, Quenched and Tempered | 1/4 - 4 | 1150 | 150 | 159 | 237 | 1,2,3 |
 | ASTM A194 Grade 4 | Medium Carbon Alloy Steel, Quenched and Tempered | 1/4 - 4 | 1100 | 175 | C24 | C38 | 1,2 |
 | ASTM A194 Grade 7 | Medium Carbon Alloy Steel, Quenched and Tempered | 1/4 - 4 | 1100 | 175 | C24 | C38 | 1,2 |
 | ASTM A194 Grade 7M | Medium Carbon Alloy Steel, Quenched and Tempered | 1/4 - 4 | 1150 | 150 | 159 | 237 | 1,2,3 |
 | ASTM A194 Grade 8 | Stainless AISI 304 | 1/4 - 4 | - | 80 | 126 | 300 | 4 |
 | ASTM A194 Grade 8M | Stainless AISI 316 | 1/4 - 4 | - | 80 | 126 | 300 | 4 |
توجه:
تمامی علامت‌ها برای فورج گرم و سرد است. حروف H و M نشانگر مهره‌های گرم شده هستند.
تمامی مهره‌ها باید دارای علامت شناسایی سازنده باشند. علامت‌گذاری روی سطح تحمل بار مجاز نمی‌باشد مگر توافقی بین تولید کننده و خریدار باشد.
واحد اندازه‌گیری برینل می‌باشد.
خواص شیمیایی ASTM A 194
| Element | 2, 2H, and 2HM | 4 | 7 and 7M (AISI 4140) | 8 (AISI 304) | 8M (AISI 316) |
|---|---|---|---|---|---|
| Carbon | 0.40% min | 0.40 - 0.50% | 0.37 - 0.49% | 0.08% max | 0.08% max |
| Manganese | 1.00% max | 0.70 - 0.90% | 0.65 - 1.10% | 2.00% max | 2.00% max |
| Phosphorus, max | 0.040% | 0.035% | 0.035% | 0.045% | 0.045% |
| Sulfur, max | 0.050% | 0.040% | 0.040% | 0.030% | 0.030% |
| Silicon | 0.40% max | 0.15 - 0.35% | 0.15 - 0.35% | 1.00% max | 1.00% max |
| Chromium | 0.75 - 1.20% | 18.0 - 20.0% | 16.0 - 18.0% | ||
| Nickel | 8.0 - 11.0% | 10.0 - 14.0% | |||
| Molybdenum | 0.20 - 0.30% | 0.15 - 0.25% | 2.00 - 3.00% |
جدول ابعاد مهره سنگین شش‌گوش
مهره‌های A194 روی هندسه‌ی مهره سنگین شش‌گوش ساخته می‌شوند. برخلاف مهره‌های معمولی، اینجا رواداری حداقل و حداکثر اهمیت دارد چون بازرسی ورودی بر اساس همین محدوده انجام می‌شود.
| قطر | رزوه | آچارخور | ارتفاع مهره | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| اسمی | حداقل | حداکثر | اسمی | حداقل | حداکثر | ||
| 1/2 | 13 UNC | 0.875 | 0.85 | 0.875 | 0.484375 | 0.464 | 0.504 |
| 5/8 | 11 UNC | 1.0625 | 1.031 | 1.062 | 0.609375 | 0.587 | 0.631 |
| 3/4 | 10 UNC | 1.25 | 1.212 | 1.25 | 0.734375 | 0.71 | 0.758 |
| 7/8 | 9 UNC | 1.4375 | 1.394 | 1.438 | 0.859375 | 0.833 | 0.885 |
| 1 | 8 UNC | 1.625 | 1.575 | 1.625 | 0.984375 | 0.956 | 1.012 |
| 1-1/8 | 8 8UN | 1.8125 | 1.756 | 1.812 | 1.109375 | 1.079 | 1.139 |
| 1-1/4 | 8 8UN | 2 | 1.938 | 2 | 1.21875 | 1.187 | 1.251 |
| 1-3/8 | 8 8UN | 2.1875 | 2.119 | 2.188 | 1.34375 | 1.31 | 1.378 |
| 1-1/2 | 8 8UN | 2.375 | 2.3 | 2.375 | 1.46875 | 1.433 | 1.505 |
| 1-5/8 | 8 8UN | 2.5625 | 2.481 | 2.562 | 1.59375 | 1.556 | 1.632 |
| 1-3/4 | 8 8UN | 2.75 | 2.662 | 2.75 | 1.71875 | 1.679 | 1.759 |
| 1-7/8 | 8 8UN | 2.9375 | 2.844 | 2.938 | 1.84375 | 1.802 | 1.886 |
| 2 | 8 8UN | 3.125 | 3.025 | 3.125 | 1.96875 | 1.925 | 2.013 |
| 2-1/4 | 8 8UN | 3.5 | 3.388 | 3.5 | 2.203125 | 2.155 | 2.251 |
| 2-1/2 | 8 8UN | 3.875 | 3.75 | 3.875 | 2.453125 | 2.401 | 2.505 |
| 2-3/4 | 8 8UN | 4.25 | 4.112 | 4.25 | 2.703125 | 2.647 | 2.759 |
| 3 | 8 8UN | 4.625 | 4.475 | 4.625 | 2.953125 | 2.893 | 3.013 |
| 3-1/4 | 8 8UN | 5 | 4.838 | 5 | 3.1875 | 3.124 | 3.252 |
| 3-1/2 | 8 8UN | 5.375 | 5.2 | 5.375 | 3.4375 | 3.37 | 3.506 |
| 3-3/4 | 8 8UN | 5.75 | 5.562 | 5.75 | 3.6875 | 3.616 | 3.76 |
| 4 | 8 8UN | 6.125 | 5.925 | 6.125 | 3.9375 | 3.862 | 4.014 |
سیستم نام‌گذاری گریدها
گریدهای A194 با ترکیبی از عدد و حرف نوشته می‌شوند و هر جزء معنا دارد:
- عدد خانواده‌ی جنس و عملیات حرارتی را نشان می‌دهد — مثلاً ۲ برای فولاد کربنی و ۸ برای استنلس آستنیتی.
- حرف H یعنی مهره کوئنچ و تمپر شده است.
- حرف M یعنی سختی کنترل‌شده و محدود.
- حرف M در گرید ۸M معنای دیگری دارد: استنلس نوع ۳۱۶ به‌جای ۳۰۴.
پس 2H یعنی مهره فولاد کربنی کوئنچ و تمپر شده، و 2HM همان با سختی کنترل‌شده. گرید 8 استنلس ۳۰۴ و 8M استنلس ۳۱۶ است.
پرکاربردترین گرید این استاندارد گرید 2H است که همراه استاد B7 استفاده می‌شود.
| قطر | دور در اینچ | سری رزوه |
|---|---|---|
| 1/2 | 13 | UNC |
| 5/8 | 11 | UNC |
| 3/4 | 10 | UNC |
| 7/8 | 9 | UNC |
| 1 | 8 | UNC |
| 1-1/8 | 8 | 8UN |
| 1-1/4 | 8 | 8UN |
| 1-3/8 | 8 | 8UN |
| 1-1/2 | 8 | 8UN |
| 1-5/8 | 8 | 8UN |
| 1-3/4 | 8 | 8UN |
| 1-7/8 | 8 | 8UN |
| 2 | 8 | 8UN |
| 2-1/4 | 8 | 8UN |
| 2-1/2 | 8 | 8UN |
| 2-3/4 | 8 | 8UN |
| 3 | 8 | 8UN |
| 3-1/4 | 8 | 8UN |
| 3-1/2 | 8 | 8UN |
| 3-3/4 | 8 | 8UN |
| 4 | 8 | 8UN |
قاعده‌ی رزوه: UNC تا یک اینچ، 8UN بالاتر از آن
این یکی از آن قاعده‌هایی است که در سفارش اشتباه می‌شود. در اتصالات این خانواده:
- قطرهای ۱/۲ تا ۱ اینچ با رزوه UNC (درشت یکنواخت) تولید می‌شوند.
- قطرهای بالاتر از ۱ اینچ با سری 8UN یعنی ثابت هشت دور در اینچ.
یعنی از ۱⅛ اینچ به بالا، گام رزوه دیگر با قطر تغییر نمی‌کند و روی هشت دور در اینچ ثابت می‌ماند. اگر برای یک استاد ۱¼ اینچی رزوه‌ی UNC بخواهید، آنچه در استاندارد تعریف شده نیست و مهره‌ی استاندارد روی آن نمی‌رود.
انتخاب گرید مهره
سه اصل در انتخاب گرید مهره:
- هم‌خانواده بودن جنس. مهره باید از خانواده‌ی جنس استاد باشد تا رفتار حرارتی و خوردگی سازگار باشد؛ مهره فولادی روی استاد استنلس در محیط خورنده مشکل‌ساز است.
- کفایت مقاومت. مهره باید بتواند بار استاد را تحمل کند تا رزوه‌ی مهره پیش از استاد تسلیم نشود.
- محدودیت‌های سرویس. اگر سقف سختی الزام شده، گرید با حرف M لازم است.
استانداردهای همراه
یک استاد بولت یا مهره فقط با یک شماره‌ی استاندارد تعریف نمی‌شود؛ چند سند با هم مشخصات کامل را می‌سازند:
| سند | چه چیزی را تعیین می‌کند |
|---|---|
| ASTM A193 / A194 / A320 | جنس، عملیات حرارتی، خواص مکانیکی و الزامات آزمون |
| ASTM A962 | الزامات مشترک همه‌ی اقلام بولتینگ: بازرسی، نمونه‌برداری، گواهی و علامت‌گذاری |
| ASME B18.31.2 | هندسه استاد بولت: طول، انتهاها، رواداری |
| ASME B18.2.2 | هندسه مهره سنگین شش‌گوش |
| ASME B1.1 | رزوه یکنواخت اینچی: UNC و سری 8UN |
حرف M، حرف H و تفاوتی که در محل دیده نمی‌شود
در این خانواده دو مهره می‌توانند از بیرون کاملاً یکسان به نظر برسند و در عمل رفتار متفاوتی داشته باشند. تفاوت در عملیات حرارتی و در سقف سختی است، نه در شکل:
- 2H — مهره‌ی فولاد کربنی کوئنچ و تمپر شده. رایج‌ترین گرید این استاندارد و جفت متعارف استاد B7.
- 2HM — همان، اما با سقف سختی الزامی. جایی استفاده می‌شود که مدارک پروژه سختی را محدود کرده‌اند.
- گرید ۸ و 8M — خانواده‌ی استنلس آستنیتی؛ حرف M اینجا معنای دیگری دارد و به نوع آلیاژ برمی‌گردد نه به سختی.
چرا رواداری حداقل و حداکثر در این جدول مهم است
در جدول ابعاد بالا برای آچارخور و ارتفاع، هم مقدار حداقل و هم حداکثر آمده است. این در مهره‌های عمومی معمولاً نادیده گرفته می‌شود، ولی در بولتینگ فرآیندی دقیقاً همان چیزی است که بازرسی ورودی بر مبنای آن قبول یا رد می‌کند:
- آچارخور کوچک‌تر از حداقل ← آچار یا بوکس استاندارد لق می‌نشیند و در گشتاور بالا گوشه‌های مهره را گرد می‌کند.
- آچارخور بزرگ‌تر از حداکثر ← بوکس روی مهره نمی‌رود؛ در فضای تنگ فلنج این یعنی توقف کار.
- ارتفاع کمتر از حداقل ← تعداد دندانه‌های درگیر کم می‌شود و ظرفیت واقعی اتصال از عدد محاسبه‌شده پایین‌تر می‌آید.
به همین دلیل در بازرسی، اندازه‌گیری با کولیس روی چند نمونه از هر بسته انجام می‌شود و نتیجه با همین دو ستون مقایسه می‌شود — نه با یک عدد اسمی.
پوشش و رزوه‌ی مهره: نکته‌ای که سفارش را خراب می‌کند
مهره تنها جزئی از اتصال است که رزوه‌اش داخلی است، و همین باعث می‌شود پوشش‌دهی مسئله‌ی خاصی برایش بسازد. ضخامت پوشش روی رزوه‌ی استاد می‌نشیند و قطر مؤثر آن را بزرگ می‌کند؛ اگر رزوه‌ی مهره از پیش بازتر نشده باشد، مهره روی استاد پوشش‌دار نمی‌رود.
در مجموعه‌ای که گالوانیزه‌ی گرم دارد، استاد، مهره و واشر باید به‌عنوان یک ست هماهنگ سفارش شوند. ترکیب کردن مهره‌ی یک تأمین‌کننده با استاد تأمین‌کننده‌ی دیگر، حتی وقتی هر دو «استاندارد» هستند، در عمل به مشکل می‌خورد.
دو مهره، مهره‌ی قفل‌کن و چیزهایی که جای هم نیستند
در اتصالات فرآیندی گاهی دو مهره روی یک استاد بسته می‌شود. این کار دو کاربرد کاملاً متفاوت دارد که نباید با هم اشتباه شوند:
- مهره‌ی دوم به‌عنوان قفل — دو مهره در خلاف جهت هم سفت می‌شوند تا در برابر شل‌شدن مقاومت کنند. اینجا مهره‌ی دوم بار اصلی را نمی‌برد.
- مهره در دو سر استاد تمام‌رزوه — حالت متعارف اتصال فلنجی؛ هر دو مهره بار می‌برند و هر دو باید گرید درست داشته باشند.
نکته‌ی مهم این است که مهره‌ی سبک یا مهره‌ی نازک، جایگزین مهره‌ی سنگین این استاندارد نیست. هندسه‌ی مهره‌ی سنگین — آچارخور و ارتفاع بیشتر — برای همین بارها انتخاب شده و کم کردن ارتفاع مستقیماً یعنی کم کردن تعداد دندانه‌های درگیر.
اشتباهات رایج در سفارش مهره A194
- نوشتن «مهره A194» بدون گرید. این استاندارد ده‌ها نماد گرید دارد؛ بدون گرید، سفارش کامل نیست.
- تحویل 2H به‌جای 2HM. وقتی سقف سختی الزام شده، این عدم‌انطباق است نه ارتقا.
- مهره‌ی فولادی روی استاد استنلس. در محیط خورنده، دو جنس متفاوت رفتار متفاوتی دارند.
- سفارش پوشش برای استاد و نه برای مهره. نتیجه، مهره‌ای است که روی استاد نمی‌رود.
- استفاده از مهره‌ی نازک به‌جای مهره‌ی سنگین. ارتفاع کمتر یعنی دندانه‌ی درگیر کمتر.
- خواستن رزوه‌ی UNC در قطرهای بالای یک اینچ. در این خانواده از ۱⅛ اینچ به بالا سری 8UN است.
تفاوت 2H و 2HM در چیست؟
2HM سقف سختی الزامی دارد. این تفاوت با چشم دیده نمی‌شود و فقط از علامت‌گذاری قطعه و گواهی همراه محموله قابل کنترل است.
چرا ستون حداقل و حداکثر در جدول ابعاد آمده؟
چون بازرسی ورودی بر همین مبنا قبول یا رد می‌کند: آچارخور کوچک‌تر از حداقل باعث گرد شدن گوشه‌ها و بزرگ‌تر از حداکثر باعث نرفتن بوکس می‌شود؛ ارتفاع کمتر از حداقل هم دندانه‌ی درگیر را کم می‌کند.
چرا مهره روی استاد گالوانیزه‌ی گرم نمی‌رود؟
ضخامت پوشش روی رزوه‌ی استاد نشسته است. مهره باید از پیش متناسب با پوشش، بازتر رزوه شده باشد — نه اینکه در محل باز شود.
آیا مهره‌ی نازک جای مهره‌ی سنگین را می‌گیرد؟
نه. ارتفاع کمتر یعنی تعداد دندانه‌های درگیر کمتر و ظرفیت پایین‌تر.
بستن دو مهره روی هم چه فایده‌ای دارد؟
وقتی به‌عنوان قفل استفاده می‌شود، مقاومت در برابر شل‌شدن می‌دهد؛ مهره‌ی دوم بار اصلی را نمی‌برد و جایگزین گرید درست نیست.
جمع‌بندی
ASTM A194 مشخصات جنس، عملیات حرارتی و خواص مهره‌های فولادی و استنلس برای سرویس دما و فشار بالاست؛ ابعاد از هندسه‌ی مهره‌ی سنگین شش‌گوش می‌آید. رایج‌ترین گرید آن ۲H است که با استاد ASTM A193 گرید B7 جفت می‌شود.
در انتخاب، سه اصل حاکم است: هم‌خانواده بودن جنس مهره با استاد، کفایت مقاومت تا رزوه‌ی مهره پیش از استاد تسلیم نشود، و رعایت محدودیت‌های سرویس مثل سقف سختی. در سفارش هم گرید، قطر، سری رزوه، پوشش هماهنگ با استاد، و الزامات گواهی باید یکجا مشخص شوند — «مهره A194» به‌تنهایی یک مشخصه نیست.
سوالات متداول
ASTM A194 چه چیزی را تعیین می‌کند؟
جنس و خواص مهره‌های فولادی و استنلس برای سرویس دما و فشار بالا. ابعاد از ASME B18.2.2 می‌آید.
حرف H در گرید 2H یعنی چه؟
یعنی مهره کوئنچ و تمپر شده است.
حرف M در گریدها چه معنایی دارد؟
در 2HM یعنی سختی کنترل‌شده؛ اما در 8M معنایش استنلس نوع ۳۱۶ به‌جای ۳۰۴ است.
چرا مهره A194 سنگین است؟
چون روی هندسه مهره سنگین شش‌گوش ساخته می‌شود که آچارخور و ارتفاع بیشتری دارد و برای بارهای بالا طراحی شده.
مهره A194 با کدام استاد استفاده می‌شود؟
با استاد بولت ASTM A193؛ رایج‌ترین ترکیب B7 با مهره 2H است.