استنلس استیل در صنعت پیچ و مهره یک انتخاب نیست، چند انتخاب است. تفاوت ۳۰۴ و ۳۱۶ و ۴۱۰ آنقدر زیاد است که استفادهی اشتباه یکی بهجای دیگری، اتصال را در محیط خورنده زودتر از فولاد معمولی از کار میاندازد.
پیچ و مهرههای استنلس استیل و کاربرد آنها در صنعت:
پیچ و مهرههایی که ترکیبی از آهن و به مقدار حداقل ده درصد کروم بعلاوه درصدهای خیلی کمی از آلومینیوم، مس، نیکل، تیتانیوم، سلنیوم، مولیبدنیوم، نیتروژن و فسفر هستند را استنلس استیل یا همان فولاد زنگ نزن می گوییم که در سایزها وشکلهای مختلف برای کاربردهای گوناگون قابل تهیه هستند.البته دلیلی ندارد که در همه گریدها از همه عناصر استفاده شود بلکه پیچ و مهرهها با توجه به محل مورد استفاده طبق استانداردهای مختلفی که تنظیم شدهاند، تولید میشوند.درست است که قطعات استیل در برابر مواد خورنده مقاومت بیشتری از خود نشان میدهند ولی نسبت به پیچ و مهرههای فولادی شکنندهتر هستند. پس هنگام انتخاب پیچ ومهره مناسب، محیطی که قرار است قطعات در آن استفاده شوند و نیز باری که باید تحمل کنند را مد نظر قرار می دهیم و با بررسی ارجحیت تحمل بار یا میزان مقاومت در برابر مواد خورنده، قطعات را انتخاب میکنیم یا سفارش ساخت می دهیم.اگر استحکام پیچ و میزان استقامت آن در برابر مواد خورنده هر دو مهم باشند، روشهای مختلف آبکاری میتواند به ما کمک کند تا اتصالات با کیفیتی را داشته باشیم.پیچ ومهرههای استیل در گریدهای مختلفی ساخته میشوند و متریال بکار گرفته شده و نیز درصدهای مختلف آنها در گریدهای مختلف کاربردهای آنها را از یکدیگرتفکیک میکند.
کاربرد پیچ ومهره استیل کجاست؟
هر صنعتی که تجهیزات آن در معرض گرما، رطوبت و یا مواد خورنده باشد، از پیچ و مهره استیل استفاده میکند. سازههای دریایی، صنایع نفت و گاز و پتروشیمی مراکز اصلی استفاده از این نوع پیچ و مهرهها هستند.
آیا پیچ و مهره استنلس استیل زنگ می زند؟
بله ممکن است زنگ بزند. اگر در آب راکد باشد، اگر در هوای شرجی باشد، فولاد ضد زنگ 304 ( A2 ) حتما زنگ می زند و به صورت مقطعی در آن حفره ایجاد میشود. ولی اگر در محیط عاری از آلودگی شیمیایی و در آب شیرین و غیر راکد ( جاری ) قرار گرفته باشد، به صورت زنگ نزن باقی می ماند. کروم موجود در استنلس استیل نیز مثل آهن با اکسیژن ترکیب میشود ولی تفاوت اینجاست که ترکیب آهن و اکسیژن لایه نفوذ پذیری ایجاد میکند و لایههای زیرین از زنگ زدگی در امان نیستند ولی ترکیب کروم موجود در استیل تقریبا لایه محافظی ایجاد میکند که روند زنگ زدگی را بسیار بسیار کندتر میکند. استیل 304 (َA2) در هوای گرم و شرجی پاسخگوی نیاز هست ولی در محیط نمکی خیلی سربلند نیست. در ساخت این گرید علاوه بر آهن وکربن و منگنز درصدهای قابل توجهی از نیکل و کروم نیز وجود دارد. گرید 316 ( A4 ) در برابر مواد خورنده مقاومتر از گرید 304 است، چون در ترکیبات آن از مقداری مولیبدن هم استفاده شده تا در برابر نمکهای دریایی مقاومت بیشتری داشته باشد. اگر لازم باشد پیچ و مهره را در دمای بالا استفاده کنیم، بهتر است سراغ گرید 310 برویم، چون در مقایسه با گرید 316 (A4 ) مولیبدن آن حذف و در عوض به درصد نیکل وکروم آن اضافه میشود تا با حرارتی که قرار است روبرو شود، کنار بیاید
سه خانواده استنلس و تفاوت بنیادیشان
«استنلس» یک جنس نیست، یک خانواده است. سه شاخهی اصلیاش رفتار کاملاً متفاوتی دارند:
| خانواده | نمونه | مغناطیسی؟ | عملیات حرارتی | مقاومت خوردگی |
|---|---|---|---|---|
| آستنیتی | ۳۰۴ و ۳۱۶ | عملاً خیر | سخت نمیشود؛ فقط کارسرد | بالاترین |
| مارتنزیتی | ۴۱۰ و ۴۳۱ | بله | قابل سختکاری | کمتر |
| فریتی | ۴۳۰ | بله | سخت نمیشود | متوسط |
۳۰۴ یا ۳۱۶؟ تفاوت در یک عنصر است
این دو آلیاژ بسیار نزدیکاند و تفاوت تعیینکنندهشان مولیبدن است که در ۳۱۶ وجود دارد و در ۳۰۴ نه.
مولیبدن مقاومت در برابر خوردگی حفرهای ناشی از کلراید را بهشدت بالا میبرد. کلراید همان چیزی است که در آب دریا، هوای ساحلی، نمک جاده و بسیاری از فرآیندهای شیمیایی وجود دارد.
- ۳۰۴ (معادل A2): محیطهای عمومی، رطوبت معمولی، صنایع غذایی، کاربردهای داخلی.
- ۳۱۶ (معادل A4): محیط دریایی و ساحلی، پتروشیمی، هوای شرجی، جایی که کلراید هست.
کلاس استحکام استنلس
پیچ استنلس کلاس ۸٫۸ ندارد. سیستم کلاسبندیاش جداست و بهشکل A2-70 یا A4-80 نوشته میشود:
- حرف و عدد اول گروه آلیاژ را میگوید: A2 معادل ۳۰۴ و A4 معادل ۳۱۶.
- عدد دوم سطح استحکام است: ۷۰ یعنی مقاومت کششی حدود ۷۰۰ مگاپاسکال.
نکتهی مهم این است که استنلس آستنیتی با عملیات حرارتی سخت نمیشود؛ استحکام از کارسرد میآید. به همین دلیل پیچ استنلس در سطوح استحکام محدودتری نسبت به فولاد آلیاژی در دسترس است و معمولاً از پیچ ۱۰٫۹ ضعیفتر است.
گالینگ — مشکل همیشگی اتصالات استنلس
رایجترین مشکل اجرایی پیچ و مهره استنلس، جوش سرد یا گالینگ است: پیچ وسط بستن ناگهان قفل میشود و نه جلو میرود نه برمیگردد.
علتش همان چیزی است که استنلس را مقاوم میکند: لایهی اکسید محافظ. این لایه زیر فشار رزوه کنده میشود و فلز تازهی دو سطح مستقیماً به هم میچسبند. در فولاد معمولی این اتفاق نمیافتد چون لایهی اکسیدش متفاوت است.
- روانکار ضدگالینگ بزنید — مؤثرترین اقدام.
- آهسته ببندید؛ بکس ضربهای پرسرعت خطر را زیاد میکند.
- رزوه تمیز باشد؛ ذرات ساینده شروعکنندهاند.
- آلیاژهای متفاوت برای پیچ و مهره احتمال چسبیدن را کم میکند.
خوردگی گالوانیکی — خطر پنهان
وقتی دو فلز متفاوت در حضور رطوبت با هم تماس دارند، یکی بهجای دیگری خورده میشود. در اتصالات این یعنی:
- پیچ استنلس روی قطعه فولادی گالوانیزه: پوشش روی فدا میشود و سریعتر از حد انتظار میخورد.
- مهره فولادی روی پیچ استنلس: مهره حلقهی ضعیف میشود.
قاعده: پیچ، مهره و واشر باید همخانواده باشند. اگر ناچار به ترکیب هستید، باید جداسازی الکتریکی یا پوشش مناسب در نظر گرفته شود.
استانداردهای مرتبط: ASTM F593 برای پیچ استنلس اینچی و ASTM F594 برای مهره.
سوالات متداول
تفاوت استیل ۳۰۴ و ۳۱۶ چیست؟
۳۱۶ مولیبدن دارد و در برابر خوردگی کلرایدی بسیار مقاومتر است؛ برای محیط دریایی و پتروشیمی مناسبتر.
آیا آهنربا معیار تشخیص استیل است؟
خیر. ۳۰۴ و ۳۱۶ غیرمغناطیسیاند ولی ۴۱۰ و ۴۳۰ مغناطیسی و هر سه استنلساند.
A2-70 یعنی چه؟
گروه آلیاژ A2 (معادل ۳۰۴) با مقاومت کششی حدود ۷۰۰ مگاپاسکال.
آیا پیچ استنلس جای پیچ ۱۰٫۹ را میگیرد؟
نه بدون بازبینی محاسبات؛ استنلس آستنیتی با عملیات حرارتی سخت نمیشود و ظرفیت کمتری دارد.
چرا پیچ استنلس موقع بستن قفل میشود؟
بهدلیل گالینگ؛ روانکار ضدگالینگ و بستن آهسته لازم است.