เกรดสลักเกลียวสแตนเลส: โลหะผสม, ISO 3506, อธิบายมาตรฐาน ASTM

การเลือกเกรดสลักเกลียวสแตนเลสผิดถือเป็นข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดและมีค่าใช้จ่ายสูงที่สุดในข้อกำหนดของตัวยึด สลักเกลียวที่มีลักษณะเหมือนกันกับสลักเกลียวที่ถูกต้องอาจสึกกร่อนภายในไม่กี่เดือนในสภาพแวดล้อมทางทะเล เกิดการยึดอย่างถาวรระหว่างการติดตั้ง หรือล้มเหลวภายใต้การรับน้ำหนักในการใช้งานที่อุณหภูมิสูง เหตุผลก็คือ "เกรดสลักเกลียวสแตนเลส" จริงๆ แล้วหมายถึงสองมิติที่แตกต่างกันซึ่งต้องตรงกับการใช้งานทั้งคู่: เกรดโลหะผสม (องค์ประกอบทางเคมีของเหล็กซึ่งกำหนดความต้านทานการกัดกร่อนและประสิทธิภาพอุณหภูมิ) และ ระดับความแข็งแกร่ง (คุณสมบัติทางกลหลังการผลิตซึ่งกำหนดความสามารถในการรับน้ำหนัก) การทำความเข้าใจทั้งสอง — และวิธีที่มาตรฐานสากลกำหนด — เป็นรากฐานของข้อกำหนดคุณสมบัติตัวยึดที่เชื่อถือได้

เหตุใดเกรดสเตนเลสจึงมีความสำคัญสำหรับสลักเกลียว

ตัวยึดที่ทำจากสเตนเลสสตีลถูกเลือกใช้เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนเป็นหลัก ไม่ใช่ความแข็งแรงของวัตถุดิบ สลักเกลียวเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันมักจะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าสเตนเลสในด้านความต้านทานแรงดึง แต่จะสึกกร่อนอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่เปียก สารเคมี หรือในทะเล สแตนเลสได้รับความต้านทานการกัดกร่อนจากโครเมียม: ปริมาณโครเมียมขั้นต่ำ 10.5% ทำให้เกิดชั้นโครเมียมออกไซด์บาง ๆ ที่ซ่อมแซมตัวเองได้ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว และทำให้โลหะไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ชั้นพาสซีฟนี้ต่างจากการเคลือบสังกะสีหรือสีตรงที่เป็นเนื้อแท้ของวัสดุ การเกาโบลต์ระหว่างการติดตั้งไม่สามารถถอดออกได้

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าสเตนเลสทั้งหมดจะมีประสิทธิภาพเท่าเทียมกันในทุกสภาพแวดล้อม สลักเกลียวที่ระบุว่าเป็น "สเตนเลส" โดยไม่มีเกรดที่กำหนดถือเป็นคุณสมบัติที่ไม่สมบูรณ์ ความแตกต่างระหว่างโบลต์ 304 และโบลต์ 316 อาจมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แต่ในสภาพแวดล้อมชายฝั่งทะเลหรือนอกชายฝั่งที่อุดมด้วยคลอไรด์ สิ่งใดสิ่งหนึ่งจะคงอยู่นานหลายสิบปี ในขณะที่ตัวอื่นๆ จะสึกกร่อนภายในไม่กี่ปี ในทำนองเดียวกัน โบลต์สองตัวที่มีเกรดโลหะผสมเดียวกัน เช่น 316 ทั้งคู่ อาจมีความต้านทานแรงดึงที่แตกต่างกัน 30% หรือมากกว่า ขึ้นอยู่กับการกำหนดระดับความแข็งแรง

เหล็กกล้าไร้สนิมสามตระกูล

สแตนเลสไม่ใช่วัสดุชนิดเดียว แต่เป็นโลหะผสมในตระกูลเหล็ก-โครเมียมซึ่งมีลักษณะโครงสร้างระดับจุลภาค ซึ่งพิจารณาจากองค์ประกอบของโลหะผสมและการบำบัดความร้อน ซึ่งกำหนดคุณสมบัติทางกลและการกัดกร่อน สำหรับสลักเกลียว มีสามตระกูลที่เกี่ยวข้องกัน

สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม ทางทะเล การก่อสร้าง และการยึดสารเคมีส่วนใหญ่ สเตนเลสออสเทนนิติกเป็นตัวเลือกมาตรฐาน . การผสมผสานระหว่างความต้านทานการกัดกร่อน ความสามารถในการเชื่อม และลักษณะการผลิตทำให้เป็นกลุ่มผลิตภัณฑ์ที่โดดเด่นในการผลิตตัวยึดระดับโลก เกรดมาร์เทนซิติกถูกใช้เมื่อต้องการความแข็งสูงและความต้องการการกัดกร่อนอยู่ในระดับปานกลาง เช่น สกรูสำหรับมีดหรือการใช้งานเครื่องมือบางอย่าง เกรดเฟอร์ริติกไม่ค่อยได้รับการระบุสำหรับโบลต์โครงสร้าง เนื่องจากมีความต้านทานการกัดกร่อนต่ำกว่าและมีความแข็งแรงจำกัด

เกรดโลหะผสมโบลท์สแตนเลสทั่วไป

ภายในกลุ่มออสเทนนิติก เกรดโลหะผสมจำเพาะหลายเกรดมีอิทธิพลเหนือการผลิตตัวยึด แต่ละชิ้นส่วนแสดงถึงความสมดุลที่แตกต่างกันระหว่างความต้านทานการกัดกร่อน ความแข็งแรง ต้นทุน และความสามารถในการขึ้นรูป

เกรด 304/18-8

เกรด 304 เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลกและเป็นโลหะผสมมาตรฐานสำหรับตัวยึดทั่วไป องค์ประกอบของโครเมียมประมาณ 18% และนิกเกิล 8% เป็นที่มาของชื่อ "18-8" ที่ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในตลาดอเมริกาเหนือ เกรด 304 มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่ในชั้นบรรยากาศ น้ำจืด และสารเคมีที่ไม่รุนแรง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้าง อุปกรณ์แปรรูปอาหาร อุปกรณ์ทางสถาปัตยกรรม และการตกแต่งรถยนต์ ข้อจำกัดคือความไวต่อสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยคลอไรด์: ในชั้นบรรยากาศทางทะเล การสัมผัสกับน้ำเค็มหรือการกำจัดน้ำแข็ง การกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อเวลาผ่านไป ISO เมตริกที่เทียบเท่าคือ A2

เกรด 316 / 316L

เกรด 316 เติมโมลิบดีนัม 2-3% ให้กับองค์ประกอบ 304 ซึ่งเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนของคลอไรด์และการกัดกร่อนตามรอยแยกได้อย่างมาก นี่คือการอัพเกรดครั้งสำคัญที่ทำให้ 316 กลายเป็นสเตนเลสสตีล "เกรดมารีน" มาตรฐาน มีการระบุไว้สำหรับแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง โครงสร้างชายฝั่ง การแปรรูปทางเคมี อุปกรณ์ทางเภสัชกรรม และสภาพแวดล้อมใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับคลอไรด์ กรด หรือสารเคมีรีดิวซ์ เกรด 316L เป็นตัวแปรที่มีคาร์บอนต่ำ (คาร์บอนสูงสุด 0.03% เทียบกับ 0.08% ในมาตรฐาน 316) ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดอาการแพ้และการกัดกร่อนตามขอบเกรนในชิ้นส่วนที่เชื่อม ISO เมตริกที่เทียบเท่าคือ A4

เกรด 303

เกรด 303 is a free-machining variant of 304, with sulfur or selenium added to improve machinability and chip breakage during high-speed CNC turning. This makes it popular for precision-machined fasteners and screw machine products. The trade-off is slightly reduced corrosion resistance compared to 304, particularly in weld zones. Grade 303 should not be used where continuous immersion or aggressive chemical exposure is expected.

เกรด 310S

เกรด 310S contains approximately 25% chromium and 20% nickel, giving it exceptional oxidation resistance at elevated temperatures — up to 1,100°C for intermittent service. It is specified for high-temperature bolting in furnaces, kilns, heat treatment equipment, and exhaust systems where standard austenitic grades would rapidly oxidize or lose strength.

ดูเพล็กซ์ เกรด 2205

เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ — ได้ชื่อมาเนื่องจากโครงสร้างจุลภาคประกอบด้วยออสเทนไนต์และเฟอร์ไรต์ในสัดส่วนที่เท่ากันโดยประมาณ — มีความต้านทานแรงดึงเกือบสองเท่าของเกรดออสเทนนิติกมาตรฐาน บวกกับความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากการกัดกร่อนของคลอไรด์ เกรด 2205 (UNS S32205) เป็นเกรดดูเพล็กซ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด และมีการระบุไว้มากขึ้นในการใช้งานในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ นอกชายฝั่ง ใต้ทะเล และการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล ซึ่งมาตรฐาน 316 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่เพียงพอ ความแข็งแรงสูงกว่าทำให้สามารถลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวยึดสำหรับการออกแบบที่เน้นน้ำหนัก และความต้านทานต่อคลอไรด์ทำให้เหมาะสำหรับการจุ่มลงในน้ำทะเลอย่างถาวร - การใช้งานที่ 316 จะเกิดหลุมและพังในที่สุด

ระดับความแข็งแกร่ง ISO 3506: A2-50, A2-70, A4-70, A4-80

ISO 3506 เป็นมาตรฐานสากลที่กำหนดทั้งกลุ่มโลหะผสมและระดับความแข็งแรงเชิงกลของตัวยึดสแตนเลสในรูปแบบกะทัดรัดเพียงตัวเดียว การทำความเข้าใจโครงสร้างรหัสถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการตีความใบรับรองตัวยึด แบบร่าง และเอกสารการจัดซื้อ

ระบบการกำหนดใช้รูปแบบตัวอักษร-ตัวเลข-ตัวเลข คำนำหน้าตัวอักษร-ตัวเลขระบุกลุ่มโลหะผสม: A1 สอดคล้องกับเกรดการตัดเฉือนอิสระ (ประเภท 303) A2 สอดคล้องกับเกรดออสเทนนิติกมาตรฐาน (ประเภท 304) A4 สอดคล้องกับเกรดออสเทนนิติกที่มีโมลิบดีนัม (ประเภท 316) ตัวเลขตัวที่สองแสดงถึงความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำในหน่วย 10 MPa — ดังนั้น A2- 70 หมายถึงความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ 700 เมกะปาสคาล และ A4- 80 หมายถึง 800 เมกะปาสคาล

ความแตกต่างด้านความแข็งแกร่งระหว่างส่วนต่อท้าย -50 และ -70 เกิดขึ้นได้จากการทำงานเย็นในระหว่างการผลิต ไม่ใช่การอบชุบด้วยความร้อน ซึ่งใช้ไม่ได้กับสเตนเลสออสเทนนิติก นี่คือความแตกต่างที่สำคัญ: สลักเกลียวที่มีเครื่องหมาย A2-70 ได้รับการขึ้นรูปเย็นโดยมีระดับความแข็งแกร่งที่สูงกว่า A2-50 จากโลหะผสมฐานเดียวกัน สำหรับการใช้งานด้านโครงสร้างและทางกลส่วนใหญ่ A2-70 และ A4-70 เป็นข้อกำหนดพื้นฐาน . A4-80 ได้รับการระบุเมื่อต้องใช้แรงจับยึดที่สูงกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน สำหรับคำแนะนำเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้เกรดเหล่านี้กับการเลือกสลักเกลียวหกเหลี่ยมโดยเฉพาะ โปรดดูของเรา คู่มือสลักเกลียวหกเหลี่ยมสแตนเลส .

มาตรฐาน ASTM: B8, B8M และ F593

ในตลาดอเมริกาเหนือ - และในโครงการที่ควบคุมโดยภาชนะรับความดัน ASME หรือรหัสท่อ - สลักเกลียวสแตนเลสมักถูกกำหนดไว้ภายใต้มาตรฐาน ASTM แทนที่จะเป็น ISO 3506 การกำหนดสามแบบปรากฏบ่อยที่สุดในแบบทางวิศวกรรมและข้อกำหนดการจัดซื้อ

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง A193 และ A320 อยู่ที่ช่วงอุณหภูมิการใช้งาน: A193 B8 ได้รับการระบุสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงในภาชนะรับความดันและระบบท่อแบบหน้าแปลน A320 B8 ครอบคลุมโลหะผสมชนิดเดียวกัน แต่มีคุณสมบัติเฉพาะสำหรับการให้บริการแบบไครโอเจนิกส์และศูนย์ย่อย ซึ่งต้องตรวจสอบความเหนียวของรอยบากที่อุณหภูมิต่ำ ทั้งสองอย่างนี้ต้องการการหลอมสารละลายคาร์ไบด์และมีข้อกำหนดการทำเครื่องหมายที่ส่วนหัวเฉพาะ — สลักเกลียวหกเหลี่ยมฟอร์จจะต้องประทับด้วย "B8" หรือ "B8M" พร้อมด้วยเครื่องหมายประจำตัวของผู้ผลิต ASTM F593 ใช้กับตัวยึดแบบมีส่วนหัวสำหรับการใช้งานเชิงโครงสร้างและมีเงื่อนไขสี่ประเภทที่สอดคล้องกับระดับการทำงานเย็นที่แตกต่างกันและระดับความแข็งแกร่งที่เกี่ยวข้อง

การกัด: ความเสี่ยงที่ซ่อนอยู่ของตัวยึดสเตนเลส

การครูดเป็นรูปแบบหนึ่งของการสึกหรอแบบยึดติดที่เกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวสแตนเลสสองพื้นผิวเลื่อนเข้าหากันภายใต้แรงกด ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการขันโบลต์ให้แน่น ชั้นโครเมียมออกไซด์แบบพาสซีฟที่ให้สเตนเลสทนทานต่อการกัดกร่อนยังมีแนวโน้มที่จะพังทลายลงภายใต้แรงกดสัมผัสสูงและความร้อนจากการเสียดสีของการพันเกลียว เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น พื้นผิวโลหะดิบจะเชื่อมติดกันชั่วขณะ ทำให้โลหะฉีกขาดจากพื้นผิวด้านหนึ่งและไปทับอีกด้าน ผลลัพธ์มีตั้งแต่ความเสียหายของเกลียวหยาบไปจนถึงการยึดโดยสมบูรณ์ — น็อตและโบลต์หลอมรวมเข้าด้วยกันและไม่สามารถแยกออกได้โดยไม่ทำลาย

การครูดมักเกิดขึ้นกับเกรดออสเทนนิติก (โดยเฉพาะ 304 และ 316) เนื่องจากมีความแข็งค่อนข้างต่ำและมีแนวโน้มที่จะแข็งตัวในระหว่างการเลื่อนทำให้อ่อนแอได้ ความเสี่ยงจะเพิ่มขึ้นเมื่อทั้งโบลต์และน็อตมีเกรดเดียวกัน มาตรการป้องกันเชิงปฏิบัติ ได้แก่ :

• การใช้สารหล่อลื่นป้องกันการครูด — สารประกอบป้องกันการยึดติดที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์เพสต์ หรือสารหล่อลื่นเกลียวที่มีสาร PTFE — กับเกลียวทั้งหมดก่อนการประกอบ
• การขันให้แน่นด้วยความเร็วที่ช้าและคงที่ แทนที่จะใช้เครื่องมือกระแทกแบบนิวแมติกความเร็วสูง
• การจับคู่ส่วนประกอบตัวยึดที่มีระดับความแข็งต่างกันหากเป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น การใช้น็อตที่มีความแข็งแรงสูงกว่ากับสลักเกลียวระดับมาตรฐานจะเพิ่มค่าความแข็งที่แตกต่างกันระหว่างพื้นผิวการผสมพันธุ์
• ระบุเกลียวที่ม้วนไว้แทนที่จะตัดเกลียว เนื่องจากพื้นผิวเกลียวที่รีดจะเรียบกว่าและแข็งตัวมากขึ้นในระหว่างกระบวนการรีด ซึ่งช่วยลดความไวต่อการสัมผัส

ตรงกันข้ามกับความเข้าใจผิดทั่วไป การจับคู่โบลต์ 316 กับน็อต 304 (หรือกลับกัน) ไม่สามารถป้องกันการครูดได้อย่างน่าเชื่อถือ ความแตกต่างของความแข็งระหว่างสองเกรดนี้ไม่เพียงพอ การป้องกันการครูดของแท้ต้องใช้การหล่อลื่น ค่าความแข็งที่แตกต่างกัน หรือการใช้วัสดุตัวยึดที่แตกต่างกันสำหรับส่วนประกอบตัวใดตัวหนึ่งที่ผสมพันธุ์

วิธีการเลือกเกรดสลักเกลียวสแตนเลสที่เหมาะสม

การเลือกเกรดจำเป็นต้องประเมินการใช้งานโดยเทียบกับตัวแปรหลัก 4 ประการ ได้แก่ สภาพแวดล้อม โหลดทางกล มาตรฐานที่ใช้บังคับ และต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ

ขั้นตอนที่ 1 — กำหนดสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

บริการในบรรยากาศในร่มหรือในที่กำบังโดยไม่มีการสัมผัสสารเคมี: เกรด 304 / A2 ก็เพียงพอแล้ว การสัมผัสกับฝน ความชื้น หรือบรรยากาศอุตสาหกรรมที่ไม่รุนแรงกลางแจ้ง: เกรด 304 / A2-70 ตำแหน่งชายฝั่ง บรรยากาศทางทะเล หรือการสัมผัสน้ำเค็มเป็นระยะๆ: เกรด 316 / A4 การแช่โดยตรงในน้ำทะเล คลอไรด์เข้มข้น หรือกรดที่มีฤทธิ์รุนแรง: เกรด 316L / A4 หรือดูเพล็กซ์ 2205 สำหรับการบริการระยะยาว สภาพแวดล้อมออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 600°C: เกรด 310S

ขั้นตอนที่ 2 — กำหนดข้อกำหนดการรับน้ำหนักทางกล

จับคู่ระดับความแข็งแรง ISO 3506 กับแรงจับยึดและแรงดึงที่คำนวณในการออกแบบข้อต่อของคุณ สำหรับการใช้งานโครงสร้างที่ไม่สำคัญส่วนใหญ่ A2-70 หรือ A4-70 เป็นพื้นฐานที่เหมาะสม ในกรณีที่จำเป็นต้องมีพรีโหลดสูงกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ให้ระบุ A4-80 สำหรับอุปกรณ์แรงดันที่ควบคุมโดย ASME หรือบริการที่อุณหภูมิต่ำ ให้ระบุ ASTM A193 B8 / B8M หรือ A320 B8 / B8M ตามความเหมาะสม

ขั้นตอนที่ 3 — ยืนยันมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง

โครงการที่อยู่ภายใต้มาตรฐานยุโรปหรือมาตรฐานสากลมักระบุการกำหนด ISO 3506 โครงการในอเมริกาเหนือที่ควบคุมโดย ASME B31, ASME VIII (ภาชนะรับความดัน) หรือรหัสเหล็กโครงสร้างโดยทั่วไปจะอ้างอิงถึงมาตรฐาน ASTM ยืนยันว่าระบบใดที่ใช้ก่อนสั่งซื้อ โลหะผสมอาจเทียบเท่า แต่เอกสารรับรอง เครื่องหมายที่ส่วนหัว และข้อกำหนดในการทดสอบจะแตกต่างกัน Jiangsu Jiajie ผลิตตัวยึดที่สอดคล้องกับมาตรฐาน GB, DIN และ ISO และสามารถจัดหาใบรับรองการทดสอบวัสดุเมื่อมีการร้องขอสำหรับโครงการส่งออก สำหรับคำถามเกี่ยวกับการจับคู่ข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะทางด้านขวา น็อตหกเหลี่ยมสแตนเลส และสลักเกลียวจากกลุ่มผลิตภัณฑ์ของเรา ทีมวิศวกรของเราพร้อมให้บริการภายใน 12 ชั่วโมง

ขั้นตอนที่ 4 — คำนึงถึงความเสี่ยงในการครูดและสภาวะการติดตั้ง

หากจะต้องขันชุดประกอบให้แน่นด้วยแรงบิดสูง หรือหากจำเป็นต้องถอดแยกชิ้นส่วนเป็นระยะๆ ให้ระบุการหล่อลื่นป้องกันการยึดติดเป็นส่วนหนึ่งของขั้นตอนการติดตั้ง และพิจารณาระบุตัวยึดเกลียวแบบม้วน สำหรับส่วนประกอบที่ต้องถอดประกอบเป็นประจำ เช่น หน้าแปลนบำรุงรักษาในโรงงานเคมี ต้นทุนระยะยาวของตัวยึดที่ต้องตัดออกจะสูงกว่าต้นทุนเริ่มต้นของข้อกำหนดคุณสมบัติหล่อลื่นหรือเคลือบระดับพรีเมียมอย่างมาก