مشخصات مهره برای استاد بولت

 

 

استاد بولت در مقابل پیچ (گل میخ در تصویر سمت چپ ، پیچ در تصویر سمت راست)

متریال های استاد بولت

متداول ترین مواد برای پیچ های استاد بولت (برای فلنج ها) عبارتند از: ASTM A193 (درجه B7 ، B8 ، B8M ، B8T) ، ASTM A453 (درجه 660) ، ASTM A320 (درجه L7 ، L7M) و ASTM A182 (بولت دابلکس و فوق العاده دابلکس ) ) برای مایعات و محیطهای پرخاشگر ، پیچ های استاد بولت را می توان با Xylan ، Xylar و مواد دیگر پوشانید.

استاد بولت با دمای بالا  ASTM A193

مشخصات ASTM A193 مواد پیچ ​​و مهره ای از جنس استنلس استیل و فولاد ضد زنگ را برای سرویس با درجه حرارت بالا یا فشار بالا پوشش می دهد. پیچ های استاد بولت ASTM A193 در رزین های درشت ملی (UNC) موجود است که عموماً در کاربردهای سنتی مورد استفاده قرار می گیرد ، بدین معنی که 8 قطعه در هر اینچ (“نخ در هر اینچ”) برای قطر میله بالاتر از 1 اینچ وجود دارد. B7 رایج ترین مشخصات مشخصات پیچ های استاد بولت است.

متداول ترین مواد پیچ ​​های استاد بولت تحت پوشش ASTM A193 عبارتند از:

• ASTM A193 B5
• ASTM A193 B6
• ASTM A193 B7: Alloy steel, AISI 4140/4142 quenched and tempered
• ASTM A193 B7M
• ASTM A193 B16
• ASTM A193 B8: Class 1 Stainless steel, AISI 304, carbide solution treated.
• ASTM A193 B8A
• ASTM A193 B8M: Class 1 Stainless steel, AISI 316, carbide solution treated.
• ASTM A193 B8MA
• ASTM A193 B8T (SS 321)
• ASTM A193 B8cl2: Class 2 Stainless steel, AISI 304, carbide solution treated, strain hardened
• ASTM A193 B8Tcl2
• ASTM A193 B8Mcl2: Class 2 Stainless steel, AISI 316, carbide solution treated, strain hardened

 

 

ASTM A193 Stud Bolts: Chemical Composition

Physical Element	ASTM A193 grade B7 (AISI 4140)	ASTM A193 grade B8 (AISI 304)	ASTM A193 grade B8M (AISI 316)
Carbon	0.38 – 0.48%	0.08% max	0.08% max
Manganese	0.75 – 1.00%	2.00% max	2.00% max
Phosphorus, max	0.035%	0.045%	0.045%
Sulfur, max	0.040%	0.030%	0.030%
Silicon	0.15 – 0.35%	1.00% max	1.00% max
Chromium	0.80 – 1.10%	18.0 – 20.0%	16.0 – 18.0%
Nickel	absent	8.0 – 11.0%	10.0 – 14.0%
Molybdenum	0.15 – 0.25%	absent	2.00 – 3.00%

ASTM A193 Stud Bolts: Mechanical Properties

ASTM A193	Size	Min Tensile Strength, in ksi	Min Yield Strength, in ksi	Min Elongation, in %	RA % min	Max HBW	Max HRC
ASTM A193 grade B7	Up to 2-1/2	125	105	16	50	321	35
	2-5/8 – 4	115	95	16	50
	4-1/8 – 7	100	75	18	50
ASTM A193 grade B8 Class 1	All	75	30	30	50	223	35
ASTM A193 grade B8M Class 1	All	75	30	30	50	223	96
ASTM A193 grade B8 Class 2	Up to 3/4	125	100	12	35	321	35
	7/8 – 1	115	80	15	35
	1-1/8 – 1-1/4	105	65	20	35
	1-3/8 – 1-1/2	100	50	28	45
ASTM A193 grade B8M Class 2	Up to 3/4	110	95	15	45	321	35
	7/8 – 1	100	80	20	45
	1-1/8 – 1-1/4	95	65	25	45
	1-3/8 – 1-1/2	90	50	30	45

ماده انتخاب شده برای استاد بولت و مهره سوزنی باید سازگار باشد. مواد مربوط به مجموعه های بولتینگ باید بر اساس دمای کار فرآیند انتخاب شوند ، همانطور که در جدول زیر نشان داده شده است:

TEMPERATURE °C ( °F )
STUD BOLTS MATERIALS	MIN.	MAX.
CARBON STEEL	-29 (-20)	300 (572)
A193 B7, L7	-73 (-100)	400 (752)
A193 B6	0 (32)	500 (932)
A193 B8	-200 (-325)	575 (1067)
A193 B16	0 (32)	520 (968)
A193 B17B	-29 (-20)	650 (1202)
A913 Inconel 718	0 (32)	750 (1382)
A453 Gr. 660	-29 (20)	538 (1000)

پیچ های استاد بولت نیز می توانند با “صدور گواهینامه دوگانه” تولید شوند ، یعنی مطابق با چندین مجموعه استاندارد ASTM (پیچ های استاد بولت A193 B7 می توانند الزامات A320 L7 را برآورده کنند ؛ پیچ های استاد بولت B8 و B8m نیز معمولاً با A193 و A320 مطابقت دارند).

استاد بولت دما بالا  ASTM A453

مشخصات ASTM A453 استانداردهای مربوط به گرید 660 (کلاس A ، B ، C و D) ، درجه 651 (کلاس A و B) ، درجه 662 (کلاس A و B) و درجه 665 (کلاس A و B) از بولتینگ را در بر می گیرد مواد ، با ده کلاس مقاومت در برابر 50 تا 120 KSI [345 تا 827 MPa] ، برای استفاده در سرویس های درجه حرارت بالا مانند اتصال دهنده ها ، مخازن تحت فشار و فلنج ها. مواد بولتینگ در ASTM A453 میله های نورد ، فرفورژه یا اکسترود شده گرم پوشانده شده اند ، و همچنین پیچ و مهره ، مهره ، پیچ ، واشر ، استاد بولت ، و پیچ های استاد بولت دارند. مواد باید به محتوای مشخصی از کربن ، منگنز ، فسفر ، گوگرد ، سیلیکون ، نیکل ، کروم ، مولیبدن ، تنگستن ، تیتانیوم ، کلمبیوم ، آلومینیوم ، وانادیوم ، بور و مس رعایت کنند. مطابق ASTM A453 مواد باید تحت تست های تنش ، استرس و پارگی قرار بگیرند. مواد باید مطابق با مقاومت ، استحکام کششی ، کشیدگی ، کاهش مساحت ، سختی برینل ، و سختی مورد نیاز راکول باشند. سخت شدن و نیاز به درمان محلول برای هر کلاس ماده نیز ارائه شده است. رایج ترین نمرات تحت ASTM A453 عبارتند از:

• ASTM A453 660A
• ASTM A453 660B
• ASTM A453  660C
• ASTM A453 660D

ASTM A453 Chemical Composition

ELEMENT	ASTM A453 Grade 660	ASTM A453 Grade 651	ASTM A453 Grade 662	ASTM A453 Grade 665	ASTM A453 Grade 668
%	%	%	%	%
Carbon	0.08 max	0.28-0.35	0.08 max	0.08 max	0.08 max
Manganese	2.00 max	0.75-1.5	0.40-1.00	1.25-2.00	2.00 max
Phosphorus, max	0.040 max	0.040 max	0.040 max	0.040 max	0.040 max
Sulfur, max	0.030 max	0.030 max	0.030 max	0.030 max	0.030 max
Silicon	1.00 max	0.30-0.80	0.40-1.00	0.1-0.80	1.00 max
Nickel	24.0-27.0	8.0-11.0	24.0-28.0	24.0-28.0	17.5-21.5
Chromium	13.5-16.0	18.0-21.0	12.0-15.0	12.0-15.0	13.5-16.0
Molybdenum	1.00-1.50	1.00-1.75	2.0-3.50	1.25-2.25	1.50 max
Tungsten	…	1.00-1.75	…	…	…
Titanium	1.9-2.35	0.1-0.35	1.80-2.10	2.70-3.30	2.20-2.80
Columbium *	…	0.25-0.6	…	…	…
Aluminum	0.35 max		0.35 max	0.25 max	0.50 max
Vanadium	0.10-0.50		…	…	0.50 max
Boron	0.001-0.010		0.001-0.010	0.01-0.07	0.001-0.010
Copper		0.50 max	0.50 max	0.25 max	…

ASTM A453 Stud Bolts: Mechanical Properties

ASTM A453 Grade	Class	Tensile, Mpa	Yield, Mpa	Elong. %, min	RA %, min
ASTM A453 Grade 660	A, B , & C	895 min	585 min	15	18
	D	895 min	725 min	15	18
ASTM A453 Grade 651	A	690 min	485 min	18	35
			415 min
	B	655 min	415 min	18	35
			345 min
ASTM A453 Grade 662	A	895 min	585 min	15	18
	B	860 min	550 min	15	18
ASTM A453 Grade 665	A	1170 min	830 min	12	15
	B	1070 min	830 min	12	15
ASTM A453 Grade 665	A & B	895 min	858 min	15	18

ASTM A453 Stud Bolts: Heat Treatments Requirements

ASTM A453	Class	Solutiona Treatment	Hardening Treatment
660	A	1650 +/- 25 °F [900 +/-14 °C], hold 2 h, min and liquid quench	1325 +/- 25 °F [720 +/- 14 °C] 16h, air cool
	B	1800 +/- 25 °F [980 +/-14 °C], hold 1 h, min and liquid quench	1325 +/- 25 °F [720 +/- 14 °C] 16h, air cool
	C	1800 +/- 25 °F [980 +/-14 °C], hold 1 h, min and oil quench	1425 +/- 25 °F [775 +/- 14 °C] hold 16h, air cool followed by 1200 +/- 25 °F [650 +/- 14 °C], hold 16h, air cool
	D	1650 +/- 25 °F [900 +/-14 °C], hold 2 h, min and liquid quench OR	1325 +/- 25 °F [720 +/- 14 °C] hold 16h, air cool followed by 1200 +/- 25 °F [650 +/- 14 °C], hold 16h, air cool if necessary to achieve properties, second age : 1200 +/- 25 °F [650 +/- 14 °C] hold 16h, air cool
		1800 +/- 25 °F [980 +/-14 °C], hold 1 h, min and liquid quench
651	A		hot-cold worked at 1200 °F[650] min with 15% min reduction in cross-sectional area, stress-relief anneal at 1200 °F [650 °C] min or 4h, min
	B		hot-cold worked at 1200 °F[650] min with 15% min reduction in cross sectional area, stress-relief anneal at 1350 °F [730 °C] min or 4h, min
662	A	1800 +/- 25 °F [980 +/-14 °C], hold 1 h, min and liquid quench	1350 to 1400 °F [730 to 760 °C], hold 20h, furnace cool to 1200 +/- 25 °F [650 +/- 14 °C], hold 20h, air cool
	B	1950 +/- 25 °F [1065 +/-14 °C], hold 2 h, min and liquid quench	1350 to 1400 °F [730 to 760 °C], hold 20h, furnace cool to 1200 +/- 25 °F [650 +/- 14 °C], hold 20h, air cool
665	A	1800 +/- 25 °F [980 +/-14 °C], hold 3 h, min and liquid quench	1350 to 1400 °F [730 to 760 °C], hold 20h, furnace cool to 1200 +/- 25 °F [650 +/- 14 °C], hold 20h, air cool
	B	2000 +/- 25 °F [1095 +/-14 °C], hold 3 h, min and liquid quench	1350 to 1400 °F [730 to 760 °C], hold 20h, furnace cool to 1200 +/- 25 °F [650 +/- 14 °C], hold 20h, air cool
668	A	1650 +/- 25 °F [900 +/-14 °C], hold 2 h, min and liquid quench	1325 +/- 25 °F [720 +/- 14 °C] 16h, air cool
	B	1800 +/- 25 °F [980 +/-14 °C], hold 1 h, min and liquid quench	1325 +/- 25 °F [720 +/- 14 °C] 16h, air cool

A453 Stud Bolts: Time to Rupture and Elongation

Grade	Class	Test Temperature	Stress, Min		Time to Rupture	Elongation
		Deg F [ Deg C ]	Ksi	Mpa	Min, h*	Min %
660	A, B & C	1200 [650]	56	385	100	5
651	A & B	1200 [650]	40	275	100	5
662	A & B	1200 [650]	55	380	100	5
665	A	1200 [650]	75	515	100	3
	B	1200 [650]	70	485	100	5

استاد بولت دما پایین  ASTM A320

مشخصات ASTM A320 مواد پیچ ​​و مهره ای از جنس استنلس استیل و فولاد ضد زنگ را برای خدمات با درجه حرارت پایین پوشش می دهد. هر آلیاژ تحت ASTM A320 باید مطابق با نیازهای شیمیایی باشد. ماده ، همانطور که توسط نمونه های تنشی نشان داده شده است ، باید از نظر مقاومت کششی ، استحکام عملکرد ، کشیدگی و سختی ، با نیازهای خاص مطابقت داشته باشد. ماده پیچ استاد بولت باید مقررات تجویز شده برای جذب انرژی ضربه و دمای تست هدف را برآورده کند. مطابق مشخصات ASTM A320 ، تولید کنندگان باید حداقل آزمایش های مکانیکی زیر را روی مواد انجام دهند: آزمایش ضربه ، تست فشار و تست سختی. متداول ترین مواد پیچ ​​های استاد بولت تحت ASTM A320 در زیر ذکر شده است (خدمات کم دما):

• ASTM A320 L7: Alloy steel, AISI 4140/4142 Quenched and tempered 
• ASTM  A320 L7M
• ASTM A320 L43: Alloy steel, AISI 4340 Quenched and tempered 
• ASTM A320 B8 Class 1: Stainless steel, AISI 304, carbide solution treated 
• ASTM A320 B8A
• ASTM A320 B8T
• ASTM A320 B8TA
• ASTM A320 B8C
• ASTM A320 B8M: Class 1 Stainless steel, AISI 316, carbide solution treated 
• ASTM A320 B8MA
• ASTM A320 B8cl2: Stainless steel, AISI 304, carbide solution treated, strain hardened 
• ASTM A320 B8Mcl2: Stainless steel, AISI 316, carbide solution treated, strain hardened

ASTM A320 Stud Bolts: Mechanical Properties

ASTM A320 Grade	Diameter	Tensile, KSI, min	Yield, KSI, min	Charpy Impact 20-ft-LBF @ temp	Elong, %, min	RA, %, min
ASTM A320 Grade L7	Up to 21⁄2	125	105	-150° F	16	50
ASTM A320 Grade L43	Up to 4	125	105	-150° F	16	50
ASTM A320 Grade B8 Class 1	All	75	30	N/A	30	50
ASTM A320 Grade B8M Class 1	All	75	30	N/A	30	50
ASTM A320 Grade B8 Class 2	Up to 3⁄4	125	100	N/A	12	35
	7⁄8 – 1	115	80	N/A	15	35
	11⁄8 – 11⁄4	105	65	N/A	20	35
	13⁄8 – 11⁄2	100	50	N/A	28	45
ASTM A320 Grade B8M Class 2	Up to 3⁄4	110	95	N/A	15	45
	7⁄8 – 1	100	80	N/A	20	45
	11⁄8 – 11⁄4	95	65	N/A	25	45
	13⁄8 – 11⁄2	90	50	N/A	30	45

(ASTM A182 STUD BOLTS (Duplex and Super Duplex

Duplex Steel Bolts

Chemical Composition:

C	Mn	Si	P	S	Cr	Mo	Ni	N
Duplex 2205 (S31803)	0.03 max	2.0 max	1.0 max	0.03 max	0.02 max	min: 21.0 max: 23.0	min: 2.5 max: 3.5	min: 4.5 max: 6.5	min: 0.08 max: 0.20
Duplex 2205 (S32205)	0.03 max	2.0 max	1.0 max	0.03 max	0.02 max	min: 22.0 max: 23.0	min: 3.0 max: 3.5	min: 4.5 max: 6.5	min: 0.14 max: 0.20

Mechanical Properties:

Grade	Tensile Strength ksi (min)	Yield Strength 0.2% ksi (min)	Elongation %	Hardness (HB) MAX
2205	90	65	25	217

Physical Properties:

Density lbm/in3	Electrical Resistivity mW•in	Thermal Conductivity (BTU/hr•ft•°F)	Heat Capacity BTU/lbm•°F	Electrical Resistivity (in x 10-6)
at 68°F	0.278	27.6	8.7	0.112
at 212°F	26.1	9.2	0.119	35.4
at 392°F	25.4	9.8	0.127	37.4
at 572°F	24.9	10.4	0.134	39.4

Super Duplex Bolts

Chemical Composition:

C	Cr	Ni	Mo	N	Others
0.02	25	7	4	0.27	S=0.001

Mechanical Properties:

Ultimate Tensile Strength, ksi	16 min.
0.2% Offset Yield Strength 0.2%, ksi	80 min.
0.1% Offset Yield Strength 0.2%, ksi	91 min.
Elongation in 2 inches, %	15 min.
Hardness Rockwell C	32 max.
Impact Energy, ft.-lbs.	74 min.

Physical Properties:

Density	lb/in3	0.28
Modulus of Elasticity	psi x 106	29
The coefficient of Thermal Expansion	x10-6/°F	7.2
68-212°F/°F
Thermal Conductivity	Btu/h ft °F	8.7
Heat Capacity	Btu/lb/°F	0.12
Electrical Resistivity	W-in x 10-6	31.5

پوشش برای استاد بولت

پیچ های استاد بولت را می توان برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی روکش کرد. متداول ترین انواع پوشش برای پیچ های استاد بولت در زیر ذکر شده است:

• Electro zinc plating
• Electro cadmium plating
• Hot dip galvanizing
• PTFE Coating
• Phosphate coating
• Electroless nickel plating
• Zinc-nickel coating
• Aluminum coating
• Silver coating
• Zinc/Nickel by electrodeposition
• Dacromet
• Geomet

علاوه بر این ، همچنین پوشش های XYLAN و Xylar در دسترس هستند:

• XYLAN 1070
• XYLAN 1024
• Xylar 1

پوشش های Xylan و Xylar برای پیچ های استاد بولت دارای چندین مزیت است:

• اصطکاک کمتر در برابر پیچ و مهره بدون پوشش (CoF به اندازه 0.02 کم است)

• مقاومت سایشی برای پیچ حتی در فشارهای شدید افزایش می یابد.

• خوردگی و مقاومت شیمیایی شدید در اکثر محیط های خواستار

• افزایش مقاومت در برابر شرایط نامساعد آب و هوا (مانند نور شدید خورشید ، قرار گرفتن در معرض آب نمک در برابر مواد شیمیایی)

• دامنه عملیاتی گسترده تر از نظر دما (از -420 درجه تا + 550 درجه فارنهایت ، یعنی -250 ° تا 285 ° C).

• کدگذاری رنگ برای ردیابی آسان تر

• پایداری: روکش های Xylan به راحتی و به طور مکرر خم می شوند و شکسته نمی شوند

• ماشین کاری: چندین پوشش Xylan را می توان در پیچ های استاد بولت استفاده کرد

• چسبندگی محکم به مواد بولتینگ

استاد بولت

انتخاب بولت های استاد بولت و مهره (سرویس در مقابل GRADE)

مواد مورد استفاده برای پیچ های استاد بولت به عوامل مختلفی بستگی دارد ، اصلی ترین آنها مواد فلنج ها و دمای طراحی خط لوله هستند:

DESIGN TEMPERATURE	FLANGE MATERIAL	STUD BOLT	HEAVY HEX STEEL NUTS
-195° to 102°C	ASTM A 182 Gr. F304, F304L, F316, F316L, F321, F347	A320 Gr. B8 Class 2	A194 Gr. 8A
-101° to -47°C	ASTM A 350 Gr. LF3	A 320 Gr. L7	A 194 Gr. 7
-46° to -30°C	ASTM A 350 Gr. LF2	A 320 Gr. L7	A 194 Gr. 7
-29° to 427°C	ASTM A 105	A 193 Gr. B7	A 194 Gr. 2H
428° to 537°C	ASTM A 182 Gr. F11, F22	A 193 Gr. B16	A 194 Gr. 2H
538° to 648°C	ASTM A182 Gr. F11, F22	A 193 Gr. B8 Class 1	A 194 Gr. 8A
649° to 815°C	ASTM A182 Gr. F304 H, F316 H	A 193 Gr. B8M Class 1	A 194 Gr. 8A