บทนำ
สลักเกลียว stud bolt เป็นส่วนประกอบสำคัญในการเชื่อมต่อหน้าแปลนแบบใช้สลักเกลียว ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมกระบวนการ พลังงาน เคมี ทางทะเล และการใช้งานถังความดัน แตกต่างจาก hex bolt ตรงที่ stud bolt เป็นแท่งเกลียวที่มีเกลียวทั้งสองด้าน ออกแบบมาให้ใช้กับนัตสองตัว ให้แรงจับยึดที่เชื่อถือได้และจำเป็นต่อการรักษาความสมบูรณ์ของรอยต่อภายใต้แรงดันและอุณหภูมิสูง คู่มือฉบับสมบูรณ์นี้ครอบคลุมทุกสิ่งที่วิศวกรจัดซื้อและผู้จัดการโครงการจำเป็นต้องรู้: คำจำกัดความ ประเภท วัสดุ ขนาด การคำนวณแรงบิด และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการใช้งาน
Stud Bolt คืออะไร? คำจำกัดความและประเภท
Stud bolt คือแท่งเกลียวที่มีเกลียวทั้งสองด้าน โดยทั่วไปใช้กับนัตสองตัวและแหวนรองเพื่อยึดหน้าแปลนเข้าด้วยกัน ส่วนกลางอาจไม่มีเกลียวหรือมีเส้นผ่านศูนย์กลางลดลง Stud bolt ถูกกำหนดโดยมาตรฐานต่างๆ เช่น ASME B16.5, ASME B16.47 และ EN 1515 ประเภททั่วไปได้แก่:
- Full-thread stud bolt: มีเกลียวตลอดความยาว ใช้สำหรับงานทั่วไป
- Double-end stud bolt: มีเกลียวทั้งสองด้านและส่วนกลางเรียบ เหมาะสำหรับการเชื่อมต่อหน้าแปลน
- Tap-end stud bolt: ด้านหนึ่งมีเกลียวยาวสำหรับเจาะเข้าไปในรูตัน อีกด้านสำหรับนัต
Stud bolt ถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลาง ระยะพิทช์เกลียว ความยาว และเกรดวัสดุ ตัวอย่างเช่น สลักเกลียว 3/4-10 UNC x 4" ASTM A193 B7 stud bolt
วัสดุทั่วไป: ASTM A193 B7, B8, B8M, L7
การเลือกวัสดุมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของ stud bolt ข้อกำหนดที่พบบ่อยที่สุดมาจาก ASTM A193 (เหล็กโลหะผสมและสแตนเลส) และ ASTM A320 (การใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ) ตารางเปรียบเทียบด้านล่าง:
| เกรด | วัสดุ | ช่วงอุณหภูมิ | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|
| ASTM A193 B7 | เหล็กโลหะผสม (4140/4142) ผ่านการชุบแข็งและอบคืนตัว | -40°F ถึง 1000°F (-40°C ถึง 538°C) | หน้าแปลน วาล์ว ถังความดัน แรงดันสูง อุณหภูมิสูงทั่วไป |
| ASTM A193 B8 | สแตนเลส 304 ผ่านการชุบแข็งด้วยแรง | -425°F ถึง 800°F (-254°C ถึง 427°C) | สภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน โรงงานแปรรูปอาหาร โรงงานเคมี |
| ASTM A193 B8M | สแตนเลส 316 ผ่านการชุบแข็งด้วยแรง | -425°F ถึง 800°F (-254°C ถึง 427°C) | ทนทานต่อการกัดกร่อนสูง ทางทะเล เคมี ยา |
| ASTM A320 L7 | เหล็กโลหะผสม (4140/4142) ผ่านการชุบแข็งและอบคืนตัว | -150°F ถึง 500°F (-101°C ถึง 260°C) | การใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ การใช้งานไครโอเจนิก |
เกรดอื่นๆ ได้แก่ ASTM A193 B16 (Cr-Mo-V สำหรับอุณหภูมิสูง), B8 Class 2 (304 เสถียร) และ B8M Class 2 (316 เสถียร) สำหรับการใช้งาน sour service (NACE MR0175/ISO 15156) มีข้อจำกัดพิเศษ
ขนาด Stud Bolt และตารางขนาด
ขนาด stud bolt เป็นไปตาม ASME B16.5 สำหรับหน้าแปลน และ ASME B16.47 สำหรับหน้าแปลนเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ ขนาดสำคัญได้แก่ เส้นผ่านศูนย์กลางระบุ ระยะพิทช์เกลียว (UNC, UNF หรือเมตริก) ความยาว และความยาวเกลียว ด้านล่างคือตารางขนาดทั่วไปสำหรับหน้าแปลน Class 150 (ASME B16.5):
| ขนาดท่อระบุ (NPS) | OD หน้าแปลน (in) | วงกลมสลักเกลียว (in) | จำนวนสลักเกลียว | ขนาดสลักเกลียว (in) | ความยาว Stud Bolt (in) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1/2 | 3.50 | 2.38 | 4 | 1/2 | 2.25 |
| 3/4 | 3.88 | 2.75 | 4 | 1/2 | 2.50 |
| 1 | 4.25 | 3.12 | 4 | 1/2 | 2.50 |
| 1-1/2 | 5.00 | 3.88 | 4 | 1/2 | 2.75 |
| 2 | 6.00 | 4.75 | 4 | 5/8 | 3.25 |
| 3 | 7.50 | 6.00 | 4 | 5/8 | 3.50 |
| 4 | 9.00 | 7.50 | 8 | 5/8 | 3.50 |
| 6 | 11.00 | 9.50 | 8 | 3/4 | 4.25 |
| 8 | 13.50 | 11.75 | 8 | 3/4 | 4.50 |
| 10 | 16.00 | 14.25 | 12 | 7/8 | 5.00 |
| 12 | 19.00 | 17.00 | 12 | 7/8 | 5.25 |
สำหรับหน้าแปลนเมตริกตาม EN 1092 ขนาดเป็นมิลลิเมตร ควรปรึกษามาตรฐานที่เกี่ยวข้องสำหรับขนาดที่แน่นอน
การคำนวณแรงบิดและ Preload
แรงบิดที่เหมาะสมช่วยให้มั่นใจได้ว่า preload เพียงพอที่จะรักษาความสมบูรณ์ของรอยต่อโดยไม่ทำให้สลักเกลียวรับน้ำหนักเกิน ความสัมพันธ์พื้นฐานระหว่างแรงบิดและ preload คือ:
T = K × D × F
โดยที่:
- T = แรงบิด (lb-ft หรือ Nm)
- K = Nut factor (ไม่มีหน่วย โดยทั่วไป 0.15-0.25 สำหรับเกลียวที่หล่อลื่น)
- D = เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสลักเกลียว (in หรือ m)
- F = Preload ที่ต้องการ (lb หรือ N)
Preload โดยทั่วไปคือ 60-70% ของความแข็งแรงครากของสลักเกลียว สำหรับ ASTM A193 B7 ความแข็งแรงครากขั้นต่ำคือ 105 ksi (724 MPa) ตัวอย่าง: สำหรับสลักเกลียว 3/4-10 UNC B7 (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.75 in, พื้นที่รับแรงดึง 0.334 in²) แรงคราก = 105,000 psi × 0.334 in² = 35,070 lb ที่ preload 65%, F = 22,795 lb ด้วย K=0.20, T = 0.20 × 0.75 × 22,795 = 3,419 lb-in = 285 lb-ft
สำหรับผลลัพธ์ที่แม่นยำ ใช้ค่าแรงบิดจาก ASME PCC-1 หรือคำแนะนำของผู้ผลิต ปัจจัยต่างๆ เช่น การหล่อลื่น สภาพเกลียว และวัสดุนัต ส่งผลต่อค่า K ควรตรวจสอบด้วยประแจวัดแรงบิดที่สอบเทียบแล้ว และพิจารณาใช้วิธีการ tensioning สำหรับรอยต่อที่สำคัญ
การใช้งานในหน้าแปลน วาล์ว และถังความดัน
Stud bolt เป็นตัวยึดหลักสำหรับการเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนในระบบท่อ วาล์ว และถังความดัน ใช้ใน:
- รอยต่อหน้าแปลน: เชื่อมต่อท่อ อุปกรณ์ และเครื่องจักร Stud bolt ช่วยให้ประกอบและถอดแยกชิ้นส่วนได้ง่าย
- ฝาครอบวาล์ว: ยึดฝาครอบเข้ากับตัววาล์ว มักใช้ในงานแรงดันสูง
- ฝาปิดถังความดัน: Manway, handhole และฝาปิดหัวถังต้องใช้ stud bolt ที่มีความแข็งแรงสูง
- เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: แผ่นท่อและฝาครอบช่อง
เกณฑ์การเลือกประกอบด้วย ระดับแรงดัน (150, 300, 600 ฯลฯ) อุณหภูมิ สภาพแวดล้อมการกัดกร่อน และประเภทปะเก็น ตัวอย่างเช่น ปะเก็นแบบ spiral wound ต้องการ preload สูงกว่าปะเก็นแบบ ring joint
วิธีเลือก Stud Bolt ที่เหมาะสม
ทำตามขั้นตอนเหล่านี้:
- กำหนดสภาวะการใช้งาน: แรงดัน อุณหภูมิ และความสามารถในการกัดกร่อนของของไหล
- เลือกเกรดวัสดุ: ใช้ ASTM A193 B7 สำหรับอุณหภูมิสูงทั่วไป, B8/B8M สำหรับการกัดกร่อน, L7 สำหรับอุณหภูมิต่ำ
- ตรวจสอบการใช้งาน sour service: หากมี H2S ให้ใช้วัสดุที่สอดคล้องกับ NACE MR0175 (เช่น B7M, B8M Class 2)
- ระบุขนาด: ตามมาตรฐานหน้าแปลน (ASME B16.5, EN 1092) หรือแบบกำหนดเอง
- กำหนดการเคลือบ: ไม่เคลือบ ชุบสังกะสี PTFE หรือ Xylan เพื่อป้องกันการกัดกร่อนและการหล่อลื่น
- การรับรอง: ขอใบรับรองวัสดุ EN 10204 3.1 และการปฏิบัติตาม PED หากเกี่ยวข้อง
โซลูชัน LOKRON
LOKRON (Suzhou Fulida) มี stud bolt และ heavy hex nut ครบช่วงใน ASTM A193 B7, B8, B8M, B16, A320 L7 และเกรดที่กำหนดเอง ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดผลิตตามมาตรฐาน ASTM, DIN, EN และ ISO พร้อมการรับรอง PED 2014/68/EU และเอกสาร EN 10204 3.1 ระบบคุณภาพของเราได้รับการรับรอง ISO 9001 และ IATF 16949 เราจัดหาให้กับอุตสาหกรรมกระบวนการ พลังงาน เคมี ทางทะเล และ OEM ทั่วโลก ติดต่อเราเพื่อขอใบเสนอราคาสำหรับโครงการถัดไปของคุณ
คำถามที่พบบ่อย
1. Stud bolt กับ hex bolt แตกต่างกันอย่างไร?
Stud bolt คือแท่งเกลียวที่มีเกลียวทั้งสองด้าน ใช้กับนัตสองตัว Hex bolt มีหัวด้านหนึ่งและเกลียวอีกด้าน ใช้กับนัตหนึ่งตัว Stud bolt เป็นที่นิยมสำหรับการเชื่อมต่อหน้าแปลนเนื่องจากช่วยให้จัดตำแหน่งและปรับแรงตึงได้ง่ายกว่า
2. ASTM A193 B7 หมายถึงอะไร?
ASTM A193 เป็นข้อกำหนดสำหรับวัสดุสลักเกลียวเหล็กโลหะผสมและสแตนเลสสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงหรือแรงดันสูง เกรด B7 เป็นเหล็กโลหะผสมที่ผ่านการชุบแข็งและอบคืนตัว (โดยทั่วไปคือ 4140) โดยมีความแข็งแรงดึงขั้นต่ำ 125 ksi และความแข็งแรงคราก 105 ksi
3. ฉันจะคำนวณแรงบิดสำหรับ stud bolt ได้อย่างไร?
ใช้สูตร T = K × D × F โดยที่ K คือ nut factor (โดยทั่วไป 0.20 สำหรับเกลียวที่หล่อลื่น) D คือเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ และ F คือ preload ที่ต้องการ (ปกติ 60-70% ของความแข็งแรงคราก) อ้างอิง ASME PCC-1 สำหรับตารางแรงบิดมาตรฐาน
4. สามารถใช้ stud bolt ใน sour service ได้หรือไม่?
ได้ แต่ต้องสอดคล้องกับ NACE MR0175/ISO 15156 สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน ให้ใช้ ASTM A193 B7M (ควบคุมความแข็งและการอบชุบ) สำหรับสแตนเลส ให้ใช้ B8M Class 2 หรือเกรดอื่นที่ได้รับการอนุมัติ
5. ควรขอใบรับรองอะไรเมื่อซื้อ stud bolt?
ขอใบรับรองวัสดุ EN 10204 3.1 ซึ่งให้การตรวจสอบย้อนกลับและผลการทดสอบ สำหรับการใช้งานในยุโรป ตรวจสอบการปฏิบัติตาม PED 2014/68/EU นอกจากนี้ ตรวจสอบระบบการจัดการคุณภาพ ISO 9001
สรุป
Stud bolt เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อหน้าแปลนที่ปลอดภัยในการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง การทำความเข้าใจประเภท วัสดุ ขนาด และข้อกำหนดแรงบิดช่วยให้การทำงานปลอดภัยและเชื่อถือได้ เลือกเกรดที่ถูกต้องตามสภาวะการใช้งานและตรวจสอบใบรับรอง LOKRON มี stud bolt คุณภาพสูงพร้อมเอกสารครบถ้วนเพื่อตอบสนองความต้องการโครงการของคุณ
ต้องการสลักเกลียวรับรอง PED?
LOKRON จัดหาสลักเกลียวและนัตที่ได้รับการรับรองพร้อมเอกสาร EN 10204 3.1 ครบถ้วน
ขอใบเสนอราคาRelated Articles
ตารางแรงบิดสลักเกลียว: คู่มือฉบับสมบูรณ์พร้อมดาวน์โหลด PDF
ตารางแรงบิดสลักเกลียวที่ครอบคลุมสำหรับ ASTM A193 B7, B8, B16 และ A320 L7 รวมถึงการคำนวณแรงขันเริ่มต้น ปัจจัยการหล่อลื่น และดาวน์โหลด PDF ฟรี
เทคโนโลยีการยึดคู่มือแผนภูมิแรงบิดและการคำนวณแรงดึงล่วงหน้าสำหรับสลักเกลียว ASTM A193 B7
แผนภูมิแรงบิดที่ครอบคลุมสำหรับสลักเกลียว ASTM A193 B7 ตามขนาดและเกรด พร้อมสูตรคำนวณแรงดึงล่วงหน้าและตัวอย่างสำหรับอุตสาหกรรมน้ำมัน ก๊าซ และปิโตรเคมี
เทคโนโลยีการยึดวิธีการคำนวณแรงขันเบื้องต้นสำหรับสลักเกลียวในข้อต่อหน้าแปลน: คำแนะนำทีละขั้นตอน
เรียนรู้วิธีการคำนวณแรงขันเบื้องต้นสำหรับสลักเกลียวในข้อต่อหน้าแปลนโดยใช้วิธีแรงบิดและแรงดึง พร้อมสูตร ตัวอย่าง และปัจจัยที่มีผลต่อแรงขันสำหรับสลักเกลียว ASTM A193 stud bolt