مقالات, مقالات استنلس استیل
انواع رزوه NPT و BSP و G
بهمن
در صنایع مختلف، از جمله نفت و گاز، تهویه مطبوع و تأسیسات، خودروسازی و هیدرولیک، اتصالات رزوه‌ای یا دنده‌ای نقشی کلیدی در ایجاد شبکه لوله ایمن و بدون نشتی ایفا می‌کنند. سه استاندارد متداول برای رزوه‌های لوله‌ای عبارتند از NPT (National Pipe Thread)، BSP (British Standard Pipe) و G (Parallel BSP) هرکدام ویژگی‌ها، مزایا و کاربردهای خاص خود را دارند. انتخاب نوع مناسب رزوه برای یک کاربرد خاص، نیازمند درک صحیح از ساختار، زاویه دنده، روش آب‌بندی و سایر الزامات در این نوع استانداردهای بین‌المللی است.
برخی از این رزوهها مخروطی بوده و برای آب‌بندی نیاز به نوار تفلون یا چسب دارند، در حالی که برخی دیگر استوانه‌ای هستند و از اورینگ یا واشر برای جلوگیری از نشتی استفاده می‌کنند. در این مقاله از استیل رخ، به بررسی علمی و فنی تفاوت‌های بین رزوه BSP، رزوه NPT و G پرداخته و مشخص خواهیم کرد که هرکدام در چه شرایطی بهترین عملکرد را دارند.
رزوه چیست؟
رزوهها یا دنده‌ها نوعی اتصال مکانیکی هستند که در آن‌ها، یک ساختار پیچ مانند (مارپیچی) روی سطح داخلی یا خارجی یک جسم ایجاد می‌شود. این ساختار برای اتصال اجزا به‌طور محکم و مقاوم در برابر نیروها و شرایط مختلف طراحی شده است. رزوهها می‌توانند برای اتصال لوله‌های استیل، اتصالات مکانیکی، شیرآلات و دیگر تجهیزات استفاده شوند. رزوهها می‌توانند به دو صورت رزوه خارجی و رزوه داخلی روی قطعات ایجاد شوند که با نام رزوه نری و مادگی نیز شناخته می‌شوند. رزوه نری همان رزوه خارجی و رزوه مادگی رزوه داخلی قطعه است.
کشور‌های اروپایی و آمریکایی به جهت هماهنگی بیشتر در صنعت، استانداردهایی برای اندازه و فرم رزوه و سایز پیچ و مهره‌ها تعیین کردند. رزوه‌های BSP رزوه‌هایی با استاندارد اروپایی و رزوه‌های NPT بر اساس رزوه‌های استاندارد آمریکایی هستند. در این مطلب قصد داریم ابتدا انواع این رزوهها را معرفی کرده و سپس آن‌ها را با یکدگیر مقایسه کنیم.
آشنایی با استاندارهای NPT و BSP
رزوه NPT و رزوه BSP از جمله رایج‌ترین استانداردهای رزوه نر و ماده یا پیچ و مهره هستند. این استانداردها بر اساس اندازه اسمی تعیین شده‌اند، نه قطر واقعی. برای درک بهتر این موضوع مطلب جدول اندازه لوله‌های استنلس استیل را مطالعه کنید. برای نمونه در جدول زیر سایز رزوهها و قطر خارجی آن‌ها مشخص شده‌است. برای شناخت بیشتر و مقایسه این رزوهها ابتدا هرکدام را معرفی و بررسی می‌کنیم:
| سایز | نوع رزوه | تعداد رزوه در اینچ | گام (اینچ) | بزرگ‌ترین قطر (اینچ) | کوچک‌ترین قطر (اینچ) |
| ¼ | BSP | 19 | 0.0526 | 0.518 | 0.4506 |
| ½ | BSP | 14 | 0.00714 | 0.825 | 0.7336 |
| ¾ | BSP | 14 | 0.0714 | 1.041 | 0.9496 |
| 1 | BSP | 11 | 0.0909 | 1.309 | 1.1926 |
| 1½ | BSP | 11 | 0.0909 | 1.882 | 1.7656 |
| 2 | BSP | 11 | 0.0909 | 2.347 | 2.2306 |
| 2½ | BSP | 11 | 0.0909 | 2.96 | 2.8436 |
| ¼ | NPT | 18 | 0.05556 | 0.54 | – |
| ½ | NPT | 14 | 0.07143 | 0.84
|
– |
| ¾ | NPT | 14 | 0.07143 | 1.05 | – |
| 1 | NPT | 11½ | 0.08696 | 1.315 | – |
| 1½ | NPT | 11½ | 0.08696 | 1.9 | – |
| 2 | NPT | 11½ | 0.125
|
2.375 | – |
| 2½ | NPT | 8 | 0.125
|
2.875 | – |
رزوه BSP
رزوه‌های BSP شامل دو نوع BSPP و BSPT هستند. رزوه‌های BSPP که با نام رزوه G نیز شناخته می‌شوند دارای امتداد رزوه موازی با محور لوله هستند و هیچ زاویه‌ای با سطح یا محور لوله ندارند. از سوی دیگر رزوه‌های BSPT به صورت مخروطی ساخته می‌شوند. در این نوع رزوه می‌توان با ترکیب نری و مادگی زاویه‌دار یا بدون زاویه، چند نوع اتصال را برقرار کرد.
اغلب در این اتصالات از رزوه مادگی موازی و رزوه نری مخروطی استفاده می‌شود. در برخی موارد نیز هر دو سمت رزوه به صورت مخروطی هستند. در سیستم رزوه BSP زاویه گام‌ها 55 درجه است و شکل آن‌ها به صورت قله و دره‌های گرد طراحی شده است. هر دونوع رزوه در این سیستم (BSPP و BSPT) از این زوایا پیروی می‌کنند.
تفاوت رزوه G و رزوه BSPT در زاویه مخروطی پیچ است. رزوه‌های G زاویه‌ای ندارند و به صورت موازی طراحی می‌شوند. اما در نوع دیگر، طراحی به صورت مخروطی است. رزوه‌های BSPT دارای مخروطی با شیب استاندارد ۱:۱۶ هستند؛ به این معنا که در هر اینچ طول رزوه، قطر نری تقریباً 16/1 اینچ تغییر می‌کند. این شیب معادل یک زاویه کامل مخروطی حدود ۳.۵۸ درجه (تقریباً ۳.۶ درجه) می‌شود، به طوری که زاویه نصف مخروط تقریباً 1.4 تا ۱.۸ درجه است.
رزوه NPT: نوع دیگر رزوهها با نام رزوه‌های NPT کاربرد بسیار زیادی در صنایع مختلف دارند. در این نوع رزوهها به صورت مخروطی طراحی می‌شوند که سبب آب‌بندی بهتر می‌شود. در این نوع زاویه رزوهها حدود 60 درجه است و گام و زاویه در هر دو سمت رزوه (نری و مادگی) یکسان است. زاویه مخروط در این نوع رزوه مانند رزوه BSP است و به نسبت 1:16 تعریف و طراحی می‌شود.
در این سیستم نیز سایزها بر مبنای اندازه اسمی هستند و میزان اعلام شده قطر خارجی یا داخلی آن‌ها نیست. برای مثال در رزوه سایز 1 اینچ، قطر برابر 25.4 میلی‌متر نیست و با توجه به استاندارد این مقدار تقریبا 33.4 میلی‌متر است. در رزوه NPT قله‌ها و دره‌ها سطحی صاف دارند و مانند BSP گرد نیستند.
نیاز به آب‌بندی در انواع رزوهها
رزوه‌های NPT به دلیل طراحی مخروطی و زاویه ۶۰ درجه، در زمان محکم شدن اتصالات، بخش‌های از رزوه با یکدیگر در تماس فشرده‌تری قرار می‌گیرند. این تماس فشرده‌تر موجب ایجاد آب‌بندی خودکار (self-sealing) می‌شود؛ به این معنی که نیازی به استفاده از واشر یا آب‌بندهای (سیلانت) اضافی در بسیاری از کاربردها وجود ندارد. در واقع، فشار پیچ و تداخل اجزاء به طور طبیعی خلأهایی ایجاد می‌کند که از نشت جلوگیری می‌نمایند. این ویژگی، NPT را به انتخابی مناسب برای سیستم‌های فشار بالا مانند خطوط نفت و گاز و سیستم‌های هیدرولیک تبدیل کرده است.
در استاندارد رزوه‌های BSP بسته به نوع طراحی، روش آب‌بندی متفاوت است. در رزوه BSPT به دلیل داشتن شکل مخروطی و زاویه تقریبی ۵۵ درجه آب‌بندی خودکار انجام می‌شود. در مقابل، رزوه‌های BSPP دارای سطح رزوه‌های موازی هستند و در این حالت تماس مستقیم و تداخل کافی برای ایجاد آب‌بندی به تنهایی حاصل نمی‌شود. بنابراین، در اتصالات BSPP معمولاً از واشرها یا گسکت‌های آب‌بندی استفاده می‌شود تا از نشت جلوگیری کرده و یک اتصال ایمن ایجاد شود.
استانداردهای رزوهها
همانطور که گفته شد رزوه NPT در استانداردهای آمریکایی و رزوه BSP در استانداردهای اروپایی تعریف شده‌اند. از آن جمله استاندارد ANSI/ASME B1.20.1 مرتبط با رزوه‌های NPT است. در این استاندارد ابعاد و سایز، فاصله گام‌ها، تعداد گام‌ها، زوایای و … به‌طور دقیق برای قسمت‌های نری و مادگی مشخص شده‌اند.
برای رزوه‌های BSP کدهای مختلفی معرفی شده‌است که در آن‌ها مشخصات و ویژگی‌های این نوع رزوه بیان شده است. استاندارد ISO با کد 88 مرتبط با رزوه‌های BSPP، کد ISO 7 نیز مرتبط با رزوه‌های BSPT است. در برخی منابع استانداردهای BS 21 و استاندارد EN 10226 نیز برای دستیابی به اطلاعات رزوهها معرفی شده‌اند.
کاربردهای انواع رزوه در صنعت
رزوه‌های BSP و NPT در صنعت کاربردهای مختلفی دارند. این تفاوت به دلیل طراحی آن‌هاست که می‌توانند فشار و دمای متفاوتی را تحمل کنند. در ادامه برخی از کاربردهای این دو نوع رزوه را معرفی می‌کنیم:
کاربردهای رزوه NPT موارد زیر هستند:
- صنایع نفت و گاز: رزوه NPT به دلیل قابلیت آب‌بندی خودکار و استحکام بالا در این صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از این رزوه در این سیستم‌ها باعث کاهش نشت و افزایش ایمنی می‌شود.
- کاربردهای عمومی صنعتی: در بسیاری از تجهیزات صنعتی مانند ماشین‌آلات فشار قوی و سیستم‌های انتقال سیالات، رزوه NPT به دلیل دوام بالا و قابلیت تحمل شرایط محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- سیستم‌های هیدرولیک پنوماتیک: اتصالات در سیستم‌های هیدرولیک نیازمند مقاومت در برابر فشارهای بالا هستند. طراحی 60 درجه در رزوه‌های NPT سبب جلوگیری از نشتی در این سیستم‌ها می‌شود.
کاربردهای رزوه BSP موارد زیر هستند:
- سیستم‌های لوله کشی آب و گاز: در بسیاری از شبکه‌های آبرسانی و گازرسانی در اروپا، استفاده از رزوه BSP به دلیل سازگاری با واشرهای آب‌بندی و دقت در ابعاد، انتخاب استاندارد محسوب می‌شود.
- کاربردهای عمومی و تجهیزات صنعتی: در تجهیزات صنعتی و سیستم‌های اتصالات که دقت و یکنواختی در اتصالات اهمیت دارد، رزوه BSP به دلیل سازگاری با استانداردهای اروپایی و امکان استفاده از واشرهای مختلف، کاربرد دارد.
- کاربردهای خانگی و تجاری: بسیاری از تجهیزات خانگی مانند لوازم گازرسانی و سیستم‌های گرمایشی از رزوه BSP بهره می‌برند. استانداردهای دقیق اروپایی در طراحی این رزوهها موجب شده‌اند تا اتصالات به‌صورت امن و بدون نشت عمل کنند.
سخن آخر
در پایان، بررسی انواع رزوه‌های NPT، BSP و G نشان می‌دهد که هر یک از این استانداردها با ویژگی‌های فنی منحصر به فرد خود، برای کاربردهای متفاوتی در صنایع لوله‌کشی، نفت، گاز و سیستم‌های انتقال سیالات طراحی شده‌اند. انتخاب صحیح بین این رزوهها بسته به شرایط عملیاتی، فشار سیستم و نوع سیال انتقالی، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. آشنایی دقیق با مزایا و محدودیت‌های هر استاندارد به مهندسان و صنعتگران کمک می‌کند تا بتوانند با اطمینان بیشتری اتصالاتی پایدار و بدون نشت ایجاد کنند. در نهایت، بهره‌گیری صحیح از رزوه‌های NPT، BSP و G، نه تنها عملکرد سیستم‌های صنعتی را بهبود می‌بخشد، بلکه نقش بسزایی در افزایش ایمنی و دوام طولانی‌مدت تجهیزات دارد.
