مقالات, مقالات استنلس استیل
سیستم اندازهگذاری BWG برای تیوب چگونه است؟
دی
BWG یا Birmingham Wire Gauge یک سیستم سنتی اندازهگیری است که قطر مفتول و ضخامت تیوب را با اعداد گِیج (Gauge) نشان میدهد؛ هرچه عدد BWG بزرگتر باشد، ضخامت یا قطر کمتر است. برای مهندسان و خریداران تیوب، شناخت جدول سیستم BWG و تبدیل آن به اندازه برحسب میلیمتر یا اینچ در انتخاب صحیح ضخامت، محاسبه فشار مجاز و تضمین تطابق با استانداردهای ASME و ASTM اهمیت بالایی دارد. در این مطلب قصد داریم به این مورد بپردازیم. در مطلبی جداگانه به روشهای اندازه گذاری تیوب استیل پرداختهایم که پیشنهاد میکنیم این مطلب را نیز مطالعه کنید.
تاریخچه و سابقه سیستم BWG و SWG
سیستمهای BWG (Birmingham Wire Gauge) و SWG (Standard Wire Gauge) ریشهای تاریخی دارند و بر مبنای اصول محاسباتی یا روابط مهندسی تعریف نشدهاند. این گیجها در قرن ۱۸ و ۱۹ میلادی، همزمان با رواج فرآیند کشش مفتول و ورق در بریتانیا شکل گرفتند و عدد گیج در عمل بیانگر تعداد مراحل عبور فلز از قالبهای کشش با کاهشهای تجربی ضخامت بود. به همین دلیل، مقادیر ضخامت متناظر با هر گیج حاصل توافقهای صنعتی و تجربه تولیدکنندگان است و نه نتیجه یک فرمول پیوسته یا نسبت یکنواخت؛ در نتیجه تغییر ضخامت بین گیجهای متوالی نامنظم و غیرخطی است.
BWG ابتدا در صنعت بیرمنگام برای مفتول، ورق و لولههای سبک رایج شد و بعدها SWG با هدف یکسانسازی نسبی این مقادیر در سطح بریتانیا معرفی گردید. با وجود تلاش برای استانداردسازی، SWG نیز همچنان ماهیتی قراردادی دارد و برای یک شماره گیج مشخص، ضخامت آن معمولاً با BWG متفاوت (اغلب بیشتر) است. امروزه استفاده از این سیستمها عمدتاً ناشی از عرف بازار و اسناد قدیمی است و در کاربردهای مهندسی و صنعتی دقیق، بیان ضخامت واقعی بر حسب میلیمتر یا سیستمهای مبتنی بر تعریف ریاضی، مبنای قابل اتکاتری محسوب میشود.
چرا BWG برای مهندسی تیوب مهم است؟
در طراحی و تأمین تیوبها (tube) برای مبدلهای حرارتی، خطوط ابزار دقیق، سیستمهای هیدرولیک و لولهکشیهای فرآیندی، ضخامت دیواره یکی از پارامترهای کلیدی است که بر استحکام، تحمل فشار، هدایت حرارتی و رفتار خوردگی تأثیر میگذارد. سیستمهای گِیج مانند BWG به مهندسان یک مرجع سریع برای انتخاب ضخامت مناسب میدهند. با وجود استانداردهای مدرن و مشخصات ASTM و ASME، سیستم BWG همچنان در بازار تیوب، بهخصوص در قطعات کوچک و صنایع خاص، بسیار رایج اسن و همچنان بهکار میرودو بنابراین لازم است طراحان با جدول اندازه تیوب و تبدیلهای آن آشنا باشند.
سیستم BWG چیست؟
سیستم BWG مخفف Birmingham Wire Gauge است، یک سیستم سنتی بریتانیایی که از قرن نوزدهم برای اندازهگیری قطر مفتولها و ضخامت ورقهای نازک و تیوبها استفاده میشده است. در این سیستم هر عدد گِیج یک ضخامت معین را نشان میدهد؛ عدد کوچکتر به معنی ضخامت بیشتر است (برای مثال BWG 4 ضخیمتر از BWG 16 است). BWG برای تیوبها به ضخامت دیواره اطلاق میشود و در جداول صنعتی مربوطه هر گیج به اینچ و یا میلیمتر تبدیل شده است.
BWG ابتدا برای مفتول طراحی شد، اما بهتدریج استفاده از آن برای تیوب نیز مرسوم شد؛ بنابراین هنگام استفاده از BWG حتما باید مشخص کنید منظور «ضخامت دیواره» است یا «قطر خارجی یا داخلی».
معنی BWG و SWG در تیوبها چیست؟
دو سیستم گِیج که معمولاً با هم اشتباه گرفته میشوند عبارتاند از BWG و SWG. سیستم SWG مخفف Standard Wire Gauge است. گرچه هر دو برای اندازهگیری مفتول و ورق نیز استفاده میشوند، اعداد متناظر در این دو سیستم معادل هم نیستند و تبدیل آنها نیازمند جدول مرجع متفاوتی است و نمیتوان از مقدار گیج BWG و SWG به جای هم استفاده کرد. برای برخی از گیجها، تفاوت بسیار اندک است اما در طراحیهای مهندسی نمیتوان از این مقادیر چشم پوشی کرد. برای تعریف ضخامت دیواره تیوبها گیج SWG در برخی بازارها کاربرد دارد و سیستم BWG نیز در بازارهای صنعتی خاصی رایج است. هرگونه معادلسازی مستقیم بدون مراجعه به جدول میتواند منجر به تعریف ضخامت اشتباه شود.
جدول تبدیل گیج BWG به میلیمتر و اینچ
| Birmingham Wire Gage | اینچ | میلیمتر |
| BWG | ||
| 00000 (5/0) | 0.5 | 12.700 |
| 0000 (4/0) | 0.454 | 11.532 |
| 000 (3/0) | 0.425 | 10.795 |
| 00 (2/0) | 0.38 | 9.652 |
| 0 | 0.34 | 8.636 |
| 1 | 0.3 | 7.620 |
| 2 | 0.284 | 7.214 |
| 3 | 0.259 | 6.579 |
| 4 | 0.238 | 6.045 |
| 5 | 0.22 | 5.588 |
| 6 | 0.203 | 5.156 |
| 7 | 0.18 | 4.572 |
| 8 | 0.165 | 4.191 |
| 9 | 0.148 | 3.759 |
| 10 | 0.134 | 3.404 |
| 11 | 0.12 | 3.048 |
| 12 | 0.109 | 2.769 |
| 13 | 0.095 | 2.413 |
| 14 | 0.083 | 2.108 |
| 15 | 0.072 | 1.829 |
| 16 | 0.065 | 1.651 |
| 17 | 0.058 | 1.473 |
| 18 | 0.049 | 1.245 |
| 19 | 0.042 | 1.067 |
| 20 | 0.035 | 0.889 |
| 21 | 0.032 | 0.813 |
| 22 | 0.028 | 0.711 |
| 23 | 0.025 | 0.635 |
| 24 | 0.022 | 0.559 |
| 25 | 0.02 | 0.508 |
| 26 | 0.018 | 0.457 |
| 27 | 0.016 | 0.406 |
| 28 | 0.014 | 0.356 |
| 29 | 0.013 | 0.330 |
| 30 | 0.012 | 0.305 |
| 31 | 0.01 | 0.254 |
| 32 | 0.009 | 0.229 |
| 33 | 0.008 | 0.203 |
| 34 | 0.007 | 0.178 |
| 35 | 0.005 | 0.127 |
| 36 | 0.004 | 0.102 |
جدول تبدیل گیج SWG به میلیمتر و اینچ
| Standard Wire Gauge | ابعاد | |
| SWG | اینچ | میلیمتر |
| 7/0 | 0.5 | 12.7 |
| 6/0 | 0.464 | 11.786 |
| 5/0 | 0.432 | 10.973 |
| 4/0 | 0.4 | 10.16 |
| 3/0 | 0.372 | 9.449 |
| 2/0 | 0.348 | 8.839 |
| 1/0 | 0.324 | 8.236 |
| 1 | 0.3 | 7.62 |
| 2 | 0.276 | 7.01 |
| 3 | 0.252 | 6.401 |
| 4 | 0.232 | 5.893 |
| 5 | 0.212 | 5.385 |
| 6 | 0.192 | 4.877 |
| 7 | 0.176 | 4.47 |
| 8 | 0.16 | 4.064 |
| 9 | 0.144 | 3.658 |
| 10 | 0.128 | 3.251 |
| 11 | 0.116 | 2.946 |
| 12 | 0.104 | 2.642 |
| 13 | 0.092 | 2.337 |
| 14 | 0.08 | 2.032 |
| 15 | 0.072 | 1.829 |
| 16 | 0.064 | 1.626 |
| 17 | 0.056 | 1.422 |
| 18 | 0.048 | 1.219 |
| 19 | 0.04 | 1.016 |
| 20 | 0.036 | 0.914 |
| 21 | 0.032 | 0.813 |
| 22 | 0.028 | 0.711 |
| 23 | 0.024 | 0.61 |
| 24 | 0.022 | 0.559 |
| 25 | 0.02 | 0.508 |
| 26 | 0.018 | 0.457 |
| 27 | 0.0164 | 0.417 |
| 28 | 0.0148 | 0.376 |
| 29 | 0.0136 | 0.345 |
| 30 | 0.0124 | 0.315 |
| 31 | 0.0116 | 0.295 |
| 32 | 0.0108 | 0.274 |
| 33 | 0.01 | 0.254 |
| 34 | 0.0092 | 0.234 |
| 35 | 0.0084 | 0.213 |
| 36 | 0.0076 | 0.193 |
| 37 | 0.0068 | 0.173 |
| 38 | 0.006 | 0.152 |
| 39 | 0.0052 | 0.132 |
| 40 | 0.0048 | 0.122 |
| 41 | 0.0044 | 0.112 |
| 42 | 0.004 | 0.102 |
| 43 | 0.0036 | 0.091 |
| 44 | 0.0032 | 0.081 |
| 45 | 0.0028 | 0.071 |
| 46 | 0.0024 | 0.061 |
| 47 | 0.002 | 0.051 |
| 48 | 0.0016 | 0.041 |
| 49 | 0.0012 | 0.03 |
| 50 | 0.001 | 0.025 |
انتخاب ضخامت تیوب بر اساس کاربرد
برای انتخاب ضخامت مناسب برای هر پروژه باید پارامترهای کلیدی مشخص باشند. این پارامترها عبارتند از:
- فشار طراحی (Design Pressure) : باید از استاندارد ASME B31.3 یا کدهای مربوطه استفاده شود.
- دمای کاری : برای مواد مختلف تغییر خواص مکانیکی با دما اهمیت بالایی دارد.
- خوردگی و محیط شیمیایی : ضریب خوردگی و کاهش ضخامت بر اثر خوردگی در انتخاب ضخامت اهمیت بسیار زیادی دارد.
- تلرانس و ابعاد واقعی (OD و ID) : تأثیر مستقیم بر ظرفیت جریان و افت فشار دارد.
- روش اتصال (جوش، اتصال دندهای) : ضخامت تیوب ارتباط مستقیم با امکان و شرایط جوشکاری آن دارد.
- لوله درز دار و بدون درز : در طراحی برای لولههای درزدار ضریب اطمینان حدود 80% درنظر گرفته میشود.
مثال کاربردی: فرض کنید یک تیوب نازک استنلس استیل برای استفاده در فشار کم و دمای محیط لازم دارید؛ اگر به استحکام بالا نیاز ندارید ولی میخواهید قابلیت خمپذیری داشته باشید، BWG 20 با ضخامت 0.89 میلی متر مناسب است. برای خطوط سیال تحت فشار (مثلاً 50 bar) باید از BWG پایینتر (ضخامت بیشتر) استفاده کرد.
آیا سیستم BWG برای آلیاژها متفاوت است؟
سیستم BWG بهطور خالص یک معیار هندسی است و مستقل از جنس و آلیاژ است؛ یعنی BWG 10 در استنلس استیل ضخامت همان BWG 10 در مس یا آلومینیوم است. با این حال، طراحی مهندسی باید متناسب با خواص ماده انجام شود. این بدین معناست که ممکن است برای یک کاربری خاص، نیاز به استفاده از لولههای فولادی ضخیم باشد اما با استفاده از الیاژهای استنلس استیل به دلیل استحکام بیشتر، میتوان از ضخامتهای کمتر نیز استفاده کرد.
نقش سیستم BWG در خرید تیوب و مثال موردی
در هنگام خرید تیوب، فروشنده یا خریدار میتواند ضخامت را با استفاده از BWG مشخص کند، اما بهتر است علاوه بر BWG، استاندارد محصول (مانند ASTM A269 برای تیوب استنلس استیل)، قطر خارجی یا OD، طول و شرایط تحویل را نیز قید کرد تا ابهامی در تامین و کنترل کیفیت پیش نیاید. ASME B31.3 و کدهای مشابه برای محاسبات فشار باید مرجع طراحی باشند.
برای بررسی ضخامت تیوب نیز ابزارهای مختلفی وجود دارند.
- میکرومتر (External micrometer): برای اندازهگیری قطر و ضخامت دیواره در لولههای باز یا نمونه بریده شده. این ابزار دقتی در حدود 0.01 میلی متر دارد.
- کولیس دیجیتال و ورنیه: برای اندازهگیری سریع OD و ضخامت یا قطر داخلی استفاده می شود.
- تست اولتراسونیک (Ultrasonic thickness gauge): برای اندازهگیری ضخامت دیواره بدون برش لوله باز کردن مقطع استفاده میشود. این روش مناسب برای لولههای نصبشده است.
نمونه کاربردی
در یک پروژه مبدل حرارتی کوچک، تیم طراحی، تیوبهای استنلس استیل برای کویل حرارتی را پیشنهاد کرده بود. در این طرح نیاز به حداقل ضخامت 0.5 میلی متر و قطر خارجی 10 میلیمتر بود. استفاده از جدول BWG نشان داد که BWG حدود 22–24 معادل ضخامت 0.56–0.51 میلی متر است. با در نظر گرفتن تلرانس تولید و نرخ خوردگی مورد انتظار، تیم در نهایت BWG 22 معادل 0.56 میلی متر را انتخاب کرد و سفارش داد؛ نتایج بهرهبرداری پس از یک سال مطابق انتظار بود و نیازهای پروژه کاملاً برآورده شده بود.
سخن آخر
در عمل سیستم BWG بهعنوان راهنمای تطبیق تولید، تامین با طراحی استفاده میشود. ابتدا نیاز پروژه بر اساس فشار، دما، خوردگی و کدهای طراحی مانند ASME B31 مشخص شده، سپس ضخامت بهینه محاسبه و با جدول BWG تطبیق داده میشود تا انتخاب نهایی انجام گیرد.