محدودیت های کاربرد پیچ ​​DIN933 در تجهیزات با دمای بالا

1. مقدمه

پیچ های شش گوش DIN933 رایج ترین اتصال دهنده های استاندارد تمام رزوه برای مونتاژ مکانیکی، تثبیت سازه و اتصال تجهیزات عمومی هستند. با توجه به مشخصات همه کاره و هزینه کم، بسیاری از مهندسان به طور مستقیم پیچ های DIN933 را بدون تأیید حرفه ای بر روی تجهیزات با دمای بالا مانند کوره های صنعتی، خطوط لوله انتقال حرارت، پوشش های با دمای بالا و دستگاه های چرخه حرارتی اعمال می کنند.

در واقع، پیچ‌های فولادی کربن معمولی DIN933 دارای محدودیت‌های استفاده در دمای بالا هستند. سرویس طولانی مدت فراتر از آستانه دما باعث نرم شدن حرارتی، تغییر شکل خزش، تضعیف پیش بار و شل شدن نخ می شود که منجر به نشت تجهیزات، لرزش ساختاری و حتی حوادث ایمنی می شود. این مقاله به طور سیستماتیک استانداردهای تحمل درجه حرارت بالا درجات مختلف پیچ‌های DIN933 را توضیح می‌دهد، خطرات کاربرد را تحلیل می‌کند و راه‌حل‌های جایگزین منطبقی را برای شرایط کاری در دمای بالا ارائه می‌دهد.

2. درجه حرارت بالا چگونه به پیچ DIN933 آسیب می رساند

شرایط کاری در دمای بالا به طور دائمی ساختار مکانیکی پیچ‌های استاندارد DIN933 را تغییر می‌دهد که عمدتاً در چهار جنبه زیر منعکس می‌شود:

2.1 نرم شدن و کاهش استحکام حرارتی پیچ و مهره های فولادی کربن معمولی زمانی که دمای محیط از 100 درجه بیشتر شود به تدریج از سختی و استحکام کششی کاسته می شود. هر چه دما بالاتر باشد، پدیده نرم شدن آشکارتر است و در نتیجه ظرفیت باربری ناکافی است.

2.2 تغییر شکل خزشی در دمای بالا تحت دمای طولانی مدت و پیش بارگذاری ثابت، پیچ های DIN933 باعث افزایش طول خزش پلاستیکی آهسته می شود. طول پیچ افزایش می یابد و نیروی گیره به سرعت کاهش می یابد و باعث ایجاد شکاف های اتصال شل می شود.

2.3 انبساط حرارتی و عدم تطابق رزوه پیچ ها و مواد ماتریس دارای ضرایب انبساط حرارتی متفاوتی هستند. دمای بالا باعث انحراف تناسب نخ، افزایش اصطکاک، گیر کردن یا شل شدن در طول چرخه حرارتی می شود.

2.4 اکسیداسیون و ترک سطحی پیچ و مهره های فولاد کربن بدون پوشش DIN933 مستعد اکسیداسیون سریع سطح و کربن زدایی در دماهای بالا هستند که منجر به خوردگی رزوه و ترک خوردگی ناشی از خستگی می شود.

3. حد مقاومت در برابر درجه حرارت بالا درجه های مختلف DIN933

درجه های مقاومت مختلف پیچ های شش گوش DIN933 دارای محدوده دمای ایمن کاملاً متفاوتی هستند که اساس اصلی انتخاب مهندسی است.

4. خطرات رایج ایمنی استفاده نادرست از DIN933 در تجهیزات با دمای بالا

4.1 از دست دادن مستمر پیش بارگیری پس از عملیات طولانی مدت در دمای بالا، خزش پیچ باعث کشیدگی دائمی می شود. حتی اگر دوباره سفت شود، نیروی گیره را نمی توان به طور پایدار حفظ کرد و در نتیجه باعث لرزش تجهیزات و نشت شکاف می شود.

4.2 شکستگی خستگی تحت سیکل حرارتی افزایش و کاهش مکرر دما تنش حرارتی متناوب ایجاد می کند. پیچ های استاندارد DIN933 فاقد مقاومت در برابر خستگی در دمای بالا هستند و به راحتی در ریشه رزوه شکسته می شوند.

4.3 شکست نخ و جدا کردن آن اکسیداسیون در دمای بالا باعث چسبندگی نخ و داغ شدن آن می شود. پیچ و مهره های DIN933 در تعمیرات بعدی به سختی جدا می شوند و در هنگام جداسازی اجباری به راحتی از بین می روند.

5. طرح جایگزینی شرایط کاری در دمای بالا

هنگامی که دمای تجهیزات بیش از 300 ℃، تمام فولاد کربن استاندارد است پیچ های DIN933 باید با بست های حرفه ای با دمای بالا جایگزین شوند:

5.1 300 ℃–500 ℃ وضعیت کار را با پیچ و مهره های گل میخ فولادی آلیاژی ASTM A193 B7 / B16 و پیچ های شش گوش، با مقاومت در برابر خزش پایدار و استحکام کششی در دمای بالا جایگزین کنید.

5.2 500 ℃–800 ℃ شرایط کاری از فولاد ضد زنگ 310S یا اتصال دهنده های آلیاژی با دمای بالا Incoloy برای مقاومت در برابر اکسیداسیون دمای فوق العاده بالا و تغییر شکل حرارتی استفاده کنید.

5.3 تجهیزات چرخش حرارتی برای کاهش غلظت تنش حرارتی و بهبود پایداری اتصال، پیچ‌های DIN933 تمام رزوه را رها کنید و از پیچ‌های نیمه رزوه‌ای با دمای بالا استفاده کنید.

6. نکات استاندارد استفاده از DIN933 در محیط با دمای متوسط

برای سناریوهای دمای متوسط ​​بدون محدودیت (زیر 200 درجه سانتیگراد) که باید از DIN933 استفاده شود، برای افزایش طول عمر از مشخصات استاندارد پیروی کنید:

1. پوشش گالوانیزه گرم یا پوشش ضد اکسیداسیون با دمای بالا را برای کاهش اکسیداسیون سطح و کربن زدایی اتخاذ کنید.

2. برای ذخیره شکاف انبساط حرارتی، پیش بار گشتاور را به طور مناسب کاهش دهید.

3. واشرهای مقاوم در برابر دمای بالا را برای تغییر شکل حرارتی بافر اضافه کنید.

4. پس از تثبیت دمای تجهیزات، به طور مرتب پیچ و مهره ها را چک کرده و دوباره سفت کنید.

7. نتیجه گیری

استاندارد پیچ های شش گوش DIN933 دارای محدودیت های کاربردی در دمای بالا هستند. پیچ و مهره های معمولی فولاد کربن با درجه 4.8/8.8/10.9/12.9 فقط برای دمای معمولی و محیط های دمای متوسط ​​زیر 300 درجه سانتیگراد مناسب هستند. هر تجهیزات با دمای بالا که از آستانه فراتر رود باید از اتصال دهنده های آلیاژی با درجه حرارت بالا استفاده کند. مهندسان باید مرزهای دمای کار را کاملاً تشخیص دهند تا از خرابی تجهیزات و خطرات ایمنی ناشی از انتخاب اشتباه مواد جلوگیری کنند.

8. سوالات متداول

Q1: آیا می توان از پیچ و مهره های DIN933 درجه 12.9 برای اتصالات دیگ با دمای بالا استفاده کرد؟ پاسخ: خیر. اگرچه درجه 12.9 بالاترین مقاومت دما را در سری DIN933 دارد، اما همچنان یک ماده فولاد کربنی است که قادر به مقاومت در برابر خزش طولانی مدت دیگ بخار در دمای بالا نیست. پیچ و مهره های آلیاژی با دمای بالا مورد نیاز است.

Q2: آیا پیچ‌های گالوانیزه DIN933 در محیط‌های با دمای بالا سریع‌تر از کار می‌افتند؟ ج: بله. لایه معمولی الکترو گالوانیزه تجزیه می شود و بالای 120 درجه سانتیگراد می افتد و اثر ضد زنگ را از دست می دهد و شکست اکسیداسیون رزوه را تسریع می کند.

Q3: آیا شل شدن پیچ و مهره پس از گرمایش و سرمایش در دمای بالا اجتناب ناپذیر است؟ A: چرخه حرارتی باعث از بین رفتن پیش بار می شود. بازرسی منظم و سفت کردن ثانویه برای اتصالات پیچ DIN933 با دمای متوسط ​​ضروری است.