مقالات, مقالات استنلس استیل
راهنمای جامع پیچ و مهره استیل؛ بررسی گریدهای A۲ و A۴ و کلاسهای ۷۰ و ۸۰
شهریور
روی هر پیچ استنلس استیل استاندارد، ترکیبی مانند A2-70 یا A4-80 حک شده است. بخش نخست این کد جنس آلیاژ و بخش دوم، حداقل استحکام کششی آن را مشخص میکند. در پیچ و مهرهٔ استیل، گرید A2 همارز آلیاژ 304 است و برای فضاهای داخلی و محیطهای عاری از کلرید کافی است؛ گرید A4 همارز آلیاژ 316 است و بهدلیل داشتن 2 تا 3 درصد مولیبدن، انتخابی مناسب برای محیطهای ساحلی، غذایی و شیمیایی بهشمار میرود. عدد 70 یا 80 نیز به حداقل استحکام کششی 700MPa یا 800MPa اشاره دارد و ربطی به مقاومت خوردگی ندارد.
کد حکشده روی سر پیچ استیل چه معنایی دارد؟
استاندارد ISO 3506 مرجع بینالمللی مشخصات مکانیکی و شیمیایی اتصالات رزوهای زنگنزن است. بخش اول این استاندارد (ISO 3506-1) به پیچ و استاد (Stud) اختصاص دارد و بخش دوم (ISO 3506-2) به مهره (Nut) مربوط میشود و کدگذاری آن دوبخشی است: یک حرف و عدد برای گروه آلیاژی، و یک عدد برای کلاس استحکام است.
حرف A نشاندهندۀ خانوادۀ آستنیتی است؛ همان خانوادهای که در بازار ایران با نام «استیل نگیر» شناخته میشود. گروههای C و F بهترتیب مربوط به آلیاژهای مارتنزیتی و فریتیاند که در اتصالات ضدخوردگی کاربرد کمتری دارند.
| گروه | نوع آلیاژ | مولیبدن | کاربرد شاخص | محدودیت |
| A1 | آلیاژ مناسب برای ماشینکاری | ندارد | قطعات ماشینکاری انبوه | مناسب جوشکاری و محیط خورنده نیست |
| A2 | 304 | ندارد | کاربرد عمومی، فضای داخلی و نمای شهری | محیط کلریدی |
| A3 | آلیاژ استیل پایدار شده | ندارد | مجموعههای جوشکاریشده | اتصالات با بار ضربهای بالا |
| A4 | 316 | 2 تا 3 درصد | ساحلی، دریایی، غذایی، شیمیایی | کلرید داغ بالای 60°C |
| A5 | استیل پایدار شده با مولیبدن | 2 تا 3 درصد | جوشکاری در محیط خورنده | برای اتصالات معمولی گران و غیرضروری است |
تفاوت اصلی A2 و A4 در یک عنصر خلاصه میشود
هر دو گرید A2 و A4 لایۀ محافظ اکسید کروم (لایۀ پسیو) دارند؛ لایهای نازک و خودترمیمشونده که باعث مقاومت به خوردگی میشود. تفاوت در این است که یون کلر میتواند این لایه را بهصورت موضعی سوراخ کند و خوردگی حفرهای بسازد. مولیبدن موجود در گرید A4 پایداری لایۀ پسیو را در برابر همین یون کلر بالا میبرد.
این تفاوت با شاخص PREN سنجیده میشود که از رابطۀ زیر بهدست میآید:
PREN = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N
| گرید | کروم | نیکل | مولیبدن | PREN تقریبی | مقاومت در برابر کلر |
| A2 / 304 | 18 تا 20 درصد | 8 تا 10.5 درصد | — | 18 تا 20 | رطوبت، باران، آب شیرین |
| A4 / 316 | 16 تا 18 درصد | 10 تا 14 درصد | 2 تا 3 درصد | 24 تا 26 | هوای ساحلی، استخر، صنایع غذایی |
| داپلکس 2205 | 22 درصد | 5 درصد | 3 درصد | 33 تا 38 | دریایی سنگین، پتروشیمی |
| سوپرداپلکس 2507 | 25 درصد | 7 درصد | 4 درصد | حدود 42 | غوطهوری در آب دریا |
برای مطالعۀ دقیقتر ترکیب شیمیایی و رفتار این دو آلیاژ، مقالۀ تفاوت استنلس استیل 304 و 316 در دانشنامۀ استیل رخ، همین موضوع را در سطح ورق و مقاطع بررسی کرده است.
کلاسهای 50، 70 و 80 چه چیزی را تضمین میکنند؟
فولادهای زنگنزن آستنیتی با عملیات حرارتی سخت نمیشوند. استحکام پیچ استیل از کارسرد بهدست میآید؛ یعنی همان تغییرشکل مکانیکی که هنگام کلهزنی سرد (Cold Heading) و رزوهزنی روی میلگرد اعمال میشود. هرچه شدت کارسرد بیشتر باشد، کلاس استحکام بالاتر میرود و در مقابل، شکلپذیری کاهش مییابد.
| کلاس | حداقل استحکام کششی | حداقل تنش تسلیم | وضعیت مفتول | کاربرد |
| 50 | 500MPa | 210MPa | آنیلشده | اتصالات غیرسازهای با بیشترین مقاومت خوردگی |
| 70 | 700MPa | 450MPa | کارسرد | رایجترین کلاس بازار؛ کاربرد عمومی صنعتی |
| 80 | 800MPa | 600MPa | کارسرد شدید | اتصالات سازهای و بارهای بالاتر |
دو نکتۀ عملی که در سفارشگذاری اهمیت دارد: نخست اینکه دستیابی به کلاس 80 در قطرهای بزرگتر از M20 با کارسرد دشوار است و باید در سفارش صراحتاً قید شود، وگرنه کالای تحویلی معمولاً کلاس 70 خواهد بود. دوم اینکه بالا رفتن کلاس استحکام، حساسیت اتصال به ترکخوردگی تنشی را افزایش میدهد؛ بنابراین در محیط کلریدی داغ، انتخاب کلاس بالاتر لزوماً انتخاب ایمنتری نیست.
کدام گرید برای کدام محیط؟ راهنمای انتخاب برای پروژههای ایران
مقطع اولیه برای تولید پیچ و مهره استیل، میلگرد استیل است. با توجه به قطر و نوع پیچ، میلگرد یا 6 پهلوی مناسب انتخاب میشود و با فرآیندهایی به شکل نهایی میرسد. انتخاب گرید تابع محیط است، نه تابع بودجه. تجربۀ نزدیک به بیست سالۀ استیل رخ در واردات و تأمین استنلس استیل نشان میدهد بیشترین خرابیهای زودهنگام، نتیجۀ استفاده از گرید A2 در محیطی است که کلر دارد.
| محیط پروژه | گرید پیشنهادی | دلیل فنی |
| فضای داخلی، تجهیزات عمومی، نمای شهرهای مرکزی | A2-70 | کلرید محیطی ناچیز است |
| صنایع غذایی، لبنی و نوشیدنی با شستوشوی مواد کلردار | A4-70 | محلولهای ضدعفونی حاوی کلر، لایۀ پسیو 304 را تخریب میکنند |
| نوار ساحلی خلیج فارس و دریای عمان (بندرعباس، قشم، عسلویه) | A4-70 حداقل | رسوب کلرید ناشی از هوای شور و رطوبت بالا |
| استخر، سونا و فضاهای کلرزنیشده | A4-70 | غلظت کلرید در ناحیۀ پاشش بسیار بالاست |
| اتصالات سازهای در معرض بار در محیط ساحلی | A4-80 | نیاز همزمان به استحکام و مقاومت خوردگی |
| غوطهوری در آب دریا یا محلول کلریدی داغ | داپلکس 2205 | بالای 60°C گرید A4 در برابر SCC ایمن نیست |
یک ملاحظۀ اقتصادی هم وجود دارد: قیمت پیچ گرید A4 معمولاً یکونیم تا دو برابر گرید A2 است. اما وزن پیچ و مهره در بیشتر پروژهها کسر بسیار کوچکی از وزن کل سازه است، در حالی که هزینۀ تعویض یک اتصال خوردهشده در تجهیز نصبشده، بارها بیشتر از تفاوت اولیۀ قیمت تمام میشود.
چهار خطای پرهزینه در انتخاب و نصب پیچ استیل
۱- تشخیص گرید با آهنربا
رایجترین باور غلط بازار این است که «پیچ استیل واقعی نباید جذب آهنربا شود». فولاد آستنیتی در حالت آنیلشده غیرمغناطیسی است، اما کارسرد ناشی از رزوهزنی و کلهزنی بخشی از ساختار را به مارتنزیت تبدیل میکند و مارتنزیت مغناطیسی است. بنابراین جذب خفیف یک پیچ A2 به آهنربا کاملاً طبیعی است و نشانۀ تقلبی بودن آن نیست. تشخیص قطعی گرید فقط با آنالیز XRF یا گواهی مواد کارخانه ممکن است.
۲- گیرپاژ یا گالینگ رزوه پیچ
وقتی پیچ و مهره هر دو از استیل باشند، فشار و اصطکاک بالا هنگام سفتکردن میتواند لایۀ اکسیدی سطح را در نقاط تماس تخریب کند و باعث تماس مستقیم فلز با فلز شود. در این شرایط، بهویژه در استیلهای آستنیتی، چسبندگی موضعی یا میکروجوش بین رزوهها ایجاد میشود؛ با ادامۀ چرخش، این نقاط کنده شده و اصطکاک بهسرعت افزایش مییابد تا جایی که پیچ و مهره کاملاً قفل میشوند و معمولاً فقط با تخریب باز میشوند. به این پدیده گالینگ پیچ یا جوش سرد رزوه گفته میشود. برای کاهش ریسک گیرپاژ، پیچ را ابتدا با دست ببندید، از بستن نهایی با سرعت بالا و بکس بادی پرهیز کنید و از روانکار مناسب روی رزوه استفاده کنید. همچنین گشتاور بستن در حالت روانکاریشده نباید از مقدار گشتاور پیچ خشک بیشتر شود؛ چون کاهش اصطکاک میتواند در همان گشتاور، نیروی کششی بسیار بیشتری در پیچ ایجاد کند و گشتاور مناسب باید بر اساس دستور سازندۀ روانکار یا ضریب اصطکاک اتصال تعیین شود. در مظلب “گالینگ پیچ استیل چیست و چرا روانکاری اتصالات استیل برای جلوگیری از قفلشدن اهمیت دارد؟” به این مورد به تفصیل پرداختهایم.
۳- خوردگی گالوانیکی در تماس با گالوانیزه و آلومینیوم
استنلس استیل در سری گالوانیکی، فلزی نجیب (کاتدی) است. وقتی پیچ استیل روی ورق گالوانیزه یا سازۀ آلومینیومی بسته میشود و رطوبت یا آب شور به اتصال برسد، پوشش روی یا خودِ آلومینیوم نقش آند را میگیرد و بهسرعت خورده میشود. نسبت سطح بزرگ کاتد به آند این خوردگی را تشدید میکند.
راهکار درست، همجنس کردن اتصال است؛ پیچ گالوانیزه برای سازۀ گالوانیزه. اگر استفاده از پیچ استیل اجتنابناپذیر بود، باید مسیر الکتریکی با واشر یا بوش عایق قطع و سطح تماس با درزگیر سازگار پوشانده شود.
۴- خرید پیچ بدون مارک روی سر
استاندارد ISO 3506 حک نشان تولیدکننده و کد گرید را روی پیچهای کلاس 70 و 80 الزامی کرده است. پیچ بدون مارک، پیچ غیرقابلردیابی است و برای اتصالات سازهای یا ایمنیمحور نباید استفاده شود. در سفارشهای حساس، درخواست گواهی مواد (Material Certificate) کمترین اقدام لازم است.
کجا حتی گرید A4 هم کافی نیست؟
گرید A4 در برابر پاشش آب دریا و محیط ساحلی عملکرد خوبی دارد، اما دو محدودیت جدی دارد. نخست خوردگی شکافی: در فضاهای بستۀ زیر واشر یا داخل رزوه، اکسیژن تخلیه میشود و لایۀ پسیو توان بازسازی خود را از دست میدهد. دوم ترکخوردگی تنشی خوردگی (SCC): وقتی سه شرط تنش کششی، محیط کلریدی و دمای بالاتر از حدود 60 درجهٔ سانتیگراد همزمان برقرار شود، فولاد آستنیتی مستعد ترک است.
نکتۀ خطرناک SCC این است که ترک بدون نشانۀ ظاهری پیش میرود و شکست ناگهانی رخ میدهد. در خطوط کندانس بخار، برجهای خنککنندۀ کلرزنیشده و اتصالات غوطهور دریایی، انتخاب درست فولاد داپلکس 2205 است.
سخن آخر
انتخاب پیچ و مهرۀ استیل دو تصمیم مستقل است: گرید آلیاژ را محیط و کلاس استحکام را بار مکانیکی تعیین میکند. A2 برای محیطهای عمومی، A4 برای هر محیطی که کلرید دارد، کلاس 70 برای کاربرد عمومی و کلاس 80 برای اتصالات سازهای مناسب هستند. اجرای درست بهاندازۀ انتخاب گرید در طول عمر اتصال اثر دارد.
استیل رخ با نزدیک به بیست سال سابقه در واردات و تأمین استنلس استیل، مقاطع گریدهای 304 و 316 را همراه با گواهی مواد عرضه میکند. برای بررسی مشخصات و قیمت روز، صفحۀ میلگرد استیل 304 و صفحۀ میلگرد استیل 316 را ببینید یا برای دریافت مشاورۀ انتخاب گرید متناسب با محیط پروژه، با کارشناسان فنی استیل رخ تماس بگیرید.
منابع:
Stainless Steel Fastener Grades Explained: A2, A4, -70 & -80