استاد بولت

موارد کاربری stud bolt در اتصالات نفت و پتروشیمی

استاد بولت در اتصالات صنعت نفت و پتروشیمی نقش حیاتی دارد و برای تحمل فشارهای بالا و دماهای شدید طراحی شده است. این قطعات اتصال معمولا در فلنج های خطوط لوله، مخازن تحت فشار و تجهیزات فرآیندی استفاده می شوند. استاد بولت هایی با استاندارد ASTM A193 Grades B7 و B16 برای مقاومت مکانیکی و حرارتی مناسب انتخاب می شوند. قطر رایج این بولت ها بین 1/2 تا 3 اینچ و طول آنها تا چندین متر قابل سفارش است. علاوه بر مقاومت کششی حداقل 860 مگاپاسکال، این استاد بولت ها باید توانایی تحمل خوردگی و خستگی ناشی از شرایط عملیاتی را داشته باشند.

• در اتصالات فلنجی خطوط انتقال سیالات در پالایشگاه ها، استاد بولت با گرید B7 یا B16 برای تحمل فشار تا 2500 PSI به کار می رود.
• در نیروگاه های بخار و سیکل ترکیبی، استاد بولت برای اتصال تجهیزات تحت فشار مانند بویلر و هدرهای بخار استفاده می شود.
• در صنایع نفت و گاز دریایی، استاد بولت مقاوم در برابر خوردگی طبق استاندارد ASTM A193 برای اتصال فلنج ها در شرایط آب شور به کار می رود.
• در صنایع پتروشیمی، استاد بولت با روکشی از PTFE یا Zinc برای افزایش مقاومت در برابر اسید و باز در اتصال راکتورها استفاده می شود.
• در تجهیزات انتقال گاز مانند کمپرسورها، استاد بولت برای اتصال دقیق قطعات با تلورانس های فشرده و مقاومت کششی بالا به کار می رود.
• در صنایع فولادسازی، استاد بولت در دمای بالا تا 500 درجه سانتیگراد برای اتصال قطعات کوره ها و مبدل های حرارتی استفاده می شود.
• در پروژه های خطوط لوله فشار بالا، استاد بولت با پوشش گالوانیزه گرم برای افزایش مقاومت در برابر زنگ زدگی به کار می رود.
• در صنایع هوافضا، استاد بولت با آلیاژهای خاص و وزن سبک برای اتصال قطعات آلومینیومی با دقت بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

روش فرآوری و سخت کاری استاد بولت‌ها

فرآوری استاد بولت با انتخاب دقیق مواد اولیه شامل فولاد کربنی یا آلیاژی آغاز می شود که ترکیب شیمیایی آن باید با استانداردهایی مانند ASTM A193 مطابقت داشته باشد. مراحل ماشینکاری شامل برش اولیه، فرم‌دهی رزوه‌ها به روش نورد سرد یا گرم و ایجاد تلرانس‌های دقیق بر اساس استاندارد ASME B1.1 انجام می‌گیرد. پس از ماشینکاری، عملیات حرارتی برای دستیابی به خواص مکانیکی مطلوب صورت می‌گیرد. این عملیات شامل گرمادهی تا دمای تقریبی 870 درجه سانتیگراد و کوئنچ در روغن یا آب می‌باشد. کنترل کیفیت در حین ساخت با تست‌های ابعادی، آزمون ترکیب شیمیایی و بررسی ساختار میکروسکوپی انجام می‌شود.

سخت کاری استاد بولت با فرآیند حرارتی کوئنچ و تمپر انجام می‌شود تا استحکام تسلیم و مقاومت کششی آن به ترتیب تا 105 و 125 ksi افزایش یابد. مرحله تمپرینگ در دمای حدود 600 درجه سانتیگراد انجام شده و باعث بهبود چقرمگی و کاهش تنش‌های پسماند می‌شود. در برخی موارد خاص، از عملیات سطحی مانند نیتروکربوراسیون یا شات پینینگ برای افزایش سختی سطحی و مقاومت به خستگی استفاده می‌شود. سختی نهایی استاد بولت بر اساس کاربرد مورد نظر معمولا در محدوده 24 تا 35 راکول C تنظیم می‌شود. کنترل سختی با دستگاه سختی‌سنج و مطابق با استاندارد ASTM E18 انجام می‌گیرد تا یکنواختی و کیفیت قطعه تضمین شود.

استاندارد ASTM A 193 در stud bolt

استاندارد ASTM A193 یکی از مهم‌ترین مراجع فنی برای تولید استاد بولت در کاربردهای تحت فشار، دمای بالا و محیط‌های خورنده صنعتی است. این استاندارد شامل الزامات شیمیایی، مکانیکی و فرآیندی برای انواع فولادهای کربنی، آلیاژی و ضد زنگ می‌باشد. استاد بولت های تولید شده تحت ASTM A193 باید دارای استحکام کششی مشخص، کنترل سختی و قابلیت عملکرد در شرایط دمایی مشخص باشند. گریدهای متداول این استاندارد شامل B7، B8، B16 و B8M هستند که هر کدام برای محیط خاصی طراحی شده‌اند. آزمون‌های مورد نیاز شامل تست کشش، سختی، آنالیز شیمیایی و در برخی موارد آزمون‌های غیر مخرب مانند MPI و UT هستند.

مطابق ASTM A193، استاد بولت باید پس از فرآوری حرارتی مانند Quenching و Tempering خواص مکانیکی مورد نظر را به دست آورد. محدوده سختی برای گرید B7 بین 24 تا 35 راکول C و برای گرید B8 معمولا حداکثر 223 برینل تعیین شده است. نوع رزوه نیز باید طبق استاندارد ASME B1.1 و کلاس 2A یا 3A اجرا گردد. گریدهای استنلس مانند B8 باید در شرایط آنیل یا strain-hardened عرضه شوند و خواص مقاومت به خوردگی را حفظ کنند. این استاندارد همچنین الزامات مارک‌گذاری، بسته‌بندی و مستندسازی نتایج تست‌ها را برای اطمینان از قابلیت ردیابی قطعه بیان می‌کند. اجرای دقیق ASTM A193 تضمین‌کننده عملکرد ایمن و پایدار استاد بولت در شرایط کاری سخت می‌باشد.

جدول فنی مقایسه ای گریدهای stud bolt

عوامل موثر بر خرید و قیمت استاد بولت

• کلاس متریال و استاندارد

  انتخاب گرید مانند ASTM A193 B7 B7M B16 B8 و B8M بر قیمت اثر مستقیم دارد. B7 اقتصادی است و B16 برای دمای بالا گرانتر است. بازه تقریبی قیمت هر عدد B7 قطر 1/2 اینچ بین 1.2 تا 3 دلار است. B16 مشابه اندازه بین 2.5 تا 6 دلار است. استنلس 304 بین 3 تا 8 دلار است. استنلس 316 بین 4 تا 11 دلار است.

• قطر و طول رزوه

  با افزایش قطر و طول مصرف ماده و زمان تولید بیشتر می شود. رزوه سرتاسری هزینه را اندکی کاهش می دهد. برای B7 قطر 3/4 اینچ قیمت 3 تا 7 دلار است. قطر 1 اینچ 7 تا 15 دلار است. قطر 1.5 اینچ 15 تا 35 دلار است. طول های سفارشی بیش از 24 اینچ معمولا 10 تا 20 درصد افزایش قیمت دارند.

• نوع رزوه و کلاس تلرانس

  رزوه UN 8UN و متریک با کلاس دقیق تر هزینه ابزار و کنترل را بالا می برد. کلاس 2A اقتصادی و 3A دقیق تر و گرانتر است. افزایش قیمت برای کلاس 3A بین 5 تا 12 درصد است. رزوه چپ گرد یا رزوه دوتایی بین 8 تا 18 درصد هزینه اضافه دارد.

• پوشش سطحی و محافظت خوردگی

  پوشش مناسب محیط کاری قیمت را تغییر می دهد. گالوانیزه سرد افزایش 5 تا 12 درصد دارد. گالوانیزه گرم افزایش 10 تا 25 درصد دارد. فسفاته افزایش 3 تا 8 درصد دارد. داکرومات افزایش 15 تا 30 درصد دارد. پوشش اکسید سیاه افزایش 2 تا 6 درصد دارد. پوشش PTFE یا Xylan افزایش 30 تا 60 درصد دارد.

• آجدار یا صاف بودن بدنه

  بدنه آجدار برای گیره بهتر نیازمند عملیات اضافی است. این ویژگی در سفارش های خاص استفاده می شود. افزایش قیمت 5 تا 10 درصد است. برای دما و خوردگی شدید توصیه نمی شود مگر تایید مهندسی داشته باشد.

• مهره و واشر همراه

  قیمت نهایی به مجموعه بودن یا نبودن بستگی دارد. مجموعه کامل با دو مهره سنگین و دو واشر متناسب سنجیده می شود. افزودن مهره و واشر B7 کلاس سنگین معمولا 0.6 تا 2.5 دلار برای هر مجموعه است. در استنلس این مقدار 1.5 تا 5 دلار است.

• تست های کیفی و مستندات

  تست کشش سختی و چکش خوارگی الزامی است. UT و MPI برای سرویس های بحرانی قیمت را افزایش می دهند. UT یا MPI معمولی 0.5 تا 2 دلار به ازای هر عدد هزینه دارد. گواهی تست میل MTC و ردیابی حرارتی 3 تا 8 درصد افزایش قیمت ایجاد می کند.

• تلرانس های ابعادی و پرداخت انتها

  انتهای پخ دار یا گرد شده فرآیند اضافی دارد. کنترل دقیق طول و گام طبق ASME B1.1 هزینه بازرسی را بالا می برد. افزایش قیمت برای پرداخت انتها بین 2 تا 6 درصد است. تلرانس طولی سختگیرانه زیر 0.5 میلی متر 3 تا 7 درصد افزایش می دهد.

• تیراژ سفارش و زمان تحویل

  حجم بالاتر موجب کاهش قیمت واحد می شود. سفارش کمتر از 100 عدد معمولا 5 تا 15 درصد پریمیوم دارد. تولید عجله ای 3 تا 10 روزه بین 8 تا 20 درصد افزایش هزینه دارد. بسته بندی صنعتی و مارکینگ لیزری 0.1 تا 0.5 دلار به ازای هر عدد هزینه دارد.

• شرایط تحویل و حمل بین المللی

  قیمت به شرایط تحویل وابسته است. EXW ارزان ترین برای درب کارخانه است. CIF شامل حمل و بیمه دریایی است. تفاوت هزینه حمل برای هر کیلوگرم بین 0.2 تا 1.1 دلار است. هزینه اسناد صادراتی و بازرسی ثالث 1 تا 3 درصد ارزش فاکتور است.

• دمای کاری و کلاس سرویس

  سرویس های دمای بالا یا پایین شدید نیازمند آلیاژ مناسب هستند. این موضوع قیمت پایه را تغییر می دهد. سرویس تا 400 درجه معمولا با B7 پوشش داده می شود. سرویس 450 تا 600 درجه به B16 نیاز دارد و 1.5 تا 2.5 برابر گرانتر است.

• استاندارد فلنج و سازگاری

  ابعاد استاد بولت با استاندارد فلنج تعیین می شود. ASME B16.5 و MSS SP 44 رایج هستند. مجموعه های خاص با فلنج API 6A هزینه بیشتری دارند. افزایش قیمت سازگاری ویژه بین 5 تا 12 درصد است.

• نمونه قیمت گذاری سریع

  B7 اندازه 1/2 اینچ طول 6 اینچ با روی سرد حدود 1.4 تا 3.3 دلار است. همان در گالوانیزه گرم حدود 1.6 تا 3.8 دلار است. استنلس 316 همان اندازه حدود 4.5 تا 9 دلار است. با پوشش PTFE این مقدار 6 تا 12 دلار می شود.

ارقام دلاری تقریبی هستند و برای برآورد مهندسی تدوین شده اند. برای برآورد دقیق باید مشخصات فنی و شرایط تحویل کامل شوند.