۷ عامل اصلی بریدن و شکستن پیچ تحت فشار بالا + روش های پیشگیری

در نگاه اول، پیچ ‌ها قطعات کوچک، ارزان ‌قیمت و ساده ‌ای در پروژه‌ های صنعتی به نظر می ‌رسند. اما واقعیت این است که همین قطعات کوچک، نقش بسیار مهمی در تحمل وزن مخازن، سازه ها و خطوط لوله پتروشیمی را برعهده دارند. شکستن ناگهانی یک پیچ در خط انتقال، فقط خراب شدن یک قطعه نیست؛ بلکه می ‌تواند به معنای نشت مواد خطرناک، توقف کامل خط تولید برای چندین روز و خسارت ‌های مالی سنگین باشد. در این مطلب مهم ترین عوامل بریدن و شکستن پیچ تحت فشار بالا را بررسی و سپس روش های پیشگیری آن را ارائه می دهیم.

1- خستگی فولاد؛ وقتی پیچ ‌ها کم می ‌آورند!

تصور کنید یک سیم مفتولی را آن ‌قدر به چپ و راست خم ‌کنید تا در نهایت بدون نیاز به نیروی زیاد، از وسط نصف شود. در دنیای صنعت، لرزش ‌های مداوم کمپرسور، پمپ‌ و جریان پرفشار داخل لوله ‌ها، همین کار را با پیچ ‌ها می ‌کنند. در صنعت به این پدیده خستگی فولاد می گویند. اگر در تولید پیچ استانداردها رعایت شده باشد، در ابتدا هیچ مشکلی ندارد، اما نوسانات مداوم باعث ایجاد ترک ‌های میکروسکوپی درون ساختار آن می ‌شود. این ترک ‌ها به مرور زمان بزرگ ‌تر می ‌شوند تا اینکه یک روز، پیچ تحت فشاری که همیشه آن را تحمل می ‌کرد، ناگهان از وسط دو نیم می ‌شود.

2- سفت کردن پیچ بیش از اندازه پیچ

شاید فکر کنید هرچقدر پیچ را محکم ‌تر ببندید، کار محکم ‌تر می ‌شود. اما این یک اشتباه بزرگ است. اگر پیچ را بیش از حد سفت کنید، فولاد را وارد فاز تسلیم کرده ‌اید. یعنی پیچ آن ‌قدر کش می ‌آید که رزوه آن از بین رفته یا بدنه آن نازک شده و در آستانه بریدن قرار می ‌گیرد.

اگر پیچ را کمتر از حد لازم سفت کنید، مهره‌ ها به مرور زمان شل می ‌شوند. در نتیجه، بار اصلی روی بقیه اتصالات می‌ افتد و آن ‌ها را یکی پس از دیگری نابود می ‌کند. به همین دلیل در پروژه های حساس باید از دستگاه ‌های تنظیم گشتاور استفاده کرد.

3- خوردگی پیچ

خوردگی و زنگ ‌زدگی مثل موریانه به جان اتصالات فلزی می ‌افتند. وقتی پیچ در محیط ‌های شرجی، مجاورت آب شور یا گازهای اسیدی قرار می ‌گیرد، واکنش‌ های شیمیایی ضخامت مفید آن را کاهش می‌ دهند. نکته خطرناک اینجاست که گاهی خوردگی در ظاهر پیچ دیده نمی ‌شود، بلکه در شیار رزوه‌ ها یا زیر گلِ پیچ پنهان می ‌شود. وقتی بدنه قطعه به دلیل زنگ ‌زدگی ضعیف شد، دیگر توان تحمل فشار طراحی‌ شده را ندارد و با یک شوک کوچک، می ‌شکند.

برای جلوگیری از بروز این مشکل، بهترین کار انتخاب پیچ با پوشش های محافظتی مقاوم از قبیل کادمیوم و داکرومات است.

4- تردی هیدروژنی

یکی از فنی ‌ترین و در عین حال عجیب ‌ترین دلایل شکست پیچ، تردی هیدروژنی است. در فرآیندهای غیراستاندارد اسیدشویی یا آبکاری پیچ ‌ها، اتم ‌های هیدروژن وارد بافت فولاد می ‌شوند. حالا تصور کنید یک پیچ فولادی بسیار سخت دارید که به ظاهر بی ‌نقص است. اما به دلیل حضور این هیدروژن ‌های مزاحم، فولاد خاصیت انعطاف ‌پذیری خود را از دست داده و ترد شده است. این پیچ ‌ها رفتار عجیبی دارند. آن‌ها زیر بار تغییر شکل نمی ‌دهند، بلکه مانند شیشه ناگهان متلاشی می ‌شوند.

5- استفاده از گرید اشتباه

یکی از دلایل شایع بریدن پیچ ‌ها، صرفه ‌جویی اشتباه در هزینه خرید یا عدم آگاهی است. پیچ ‌های معمولی که برای اتصالات ساختمانی یا کاربردهای عمومی ساخته شده ‌اند، به هیچ وجه نباید در خطوط لوله پرفشار یا فلنج‌ های صنعتی استفاده شوند. آلیاژ فولاد باید متناسب با فشار و دمای کاری انتخاب شود.

6- رزوه کاری اشتباه پیچ

اگر رزوه پیچ به روش ‌های سنتی و غیراستاندارد تراشیده شده باشد، لبه‌ های تیز و ناهمواری در گام‌ های پیچ ایجاد می ‌شود. در مهندسی اصطلاحی وجود دارد به نام تمرکز تنش؛ یعنی نیرو به جای اینکه در کل طول قطعه پخش شود، در یک نقطه تیز جمع می ‌شود. این نقاط تیز، به عنوان نقطه شروع ترک عمل می ‌کنند و با کوچک ‌ترین فشار ناگهانی، پیچ از همان ناحیه رزوه‌ ها قیچی می ‌شود.

7- ایجاد انبساط و انقباض‌ شدید

در صنایع فرآیندی، گاهی دمای سیال داخل لوله ‌ها به سرعت از صفر به چندصد درجه می ‌رسد و برعکس. این تغییر دمای ناگهانی باعث منبسط و منقبض شدن فلزات می ‌شود. اگر پیچی که استفاده کرده ‌اید پایداری حرارتی نداشته باشد، در این بالا  و پایین شدن دمایی دچار پدیده خزش شده، طولش تغییر می ‌کند و در نهایت می شکند.

چرا در پروژه‌ های حساس استاد بولت جایگزین پیچ ‌های معمولی می ‌شود؟

شاید بپرسید طراحان صنعتی چطور این ۷ مشکل بزرگ را حل می ‌کنند؟ پاسخ در بیشتر جایگزینی پیچ ‌های شش ‌گوش معمولی با استاد بولت است. به چند دلیل خرید استاد بولت این مشکلات را تا حد مطلوبی رفع می کند:

حذف گلِ پیچ: استاد بولت یک میلگرد تمام ‌رزوه است که از دو طرف با مهره بسته می ‌شود. در پیچ‌ های معمولی، نقطه اتصال گلِ پیچ به بدنه، ضعیف ‌ترین جا و مرکز تجمع تنش است. در استاد بولت این نقطه ضعف حذف شده است.

توزیع متقارن نیرو : بستن مهره از دو طرف باعث می ‌شود نیروی کششی به صورت یکنواخت در کل طول پیچ پخش شود و احتمال بریدن به شدت کاهش یابد.

تنوع بالا در گرید و پوشش:  استاد بولت ‌ها برای کارهای سنگین ساخته می‌ شوند؛ بنابراین دسترسی به گریدهای ضدحرارت (مثل B7) یا ضدخوردگی با پوشش‌ های تخصصی در آن ‌ها بسیار آسان است.

راه های پیشگیری از بریدن پیچ در صنعت

همیشه از تورک‌ متر برای بستن اتصالات استفاده کنید و میزان سفتی را بر اساس دفترچه فنی تنظیم کنید.

در محیط‌ های مرطوب یا اسیدی، هرگز از پیچ بدون پوشش استفاده نکنید. پوشش‌ های داکرومات یا گالوانیزه گرم را اولویت قرار دهید.

بازرسی‌ های دوره ‌ای حتی با چشم غیرمسلح برای پیدا کردن آثار زنگ‌ زدگی یا شل شدگی را جدی بگیرید.

مشخصات فنی پروژه از قبیل دما و فشار را با گرید پیچ تطبیق دهید. برای محیط ‌های پرفشار صنعتی، پیچ‌ های دو سر دنده انتخاب امن ‌تری هستند.

نتیجه‌ گیری

امنیت و پایداری بزرگ ‌ترین سازه‌ ها به کیفیت و اصالت کوچک ‌ترین قطعات آن، یعنی اتصالات، وابسته است. انتخاب گرید مناسب، اجرای پوشش صحیح و خرید از منابع معتبر، ساده ‌ترین راه برای جلوگیری از بریدن پیچ ‌ها در فشار بالاست.