پیچ و مهره هایی که گالوانیزه نمی شوند

پیچ و مهره هایی که گالوانیزه نمی شوند

برخی از پیچ و مهره ها با تنسایل بالا می توانند آبکاری گالوانیزه گرم شوند و برخی دیگر نمی توانند. در صنعت پیچ و مهره های سازه ای و سوله ای اصطلاح “تنسایل بالا” به پیچ و مهره هایی اطلاق می شود که روی آنها عملیات حرارتی گرما و سرمایش سریع صورت گرفته باشد تا به درجه قابل قبولی از سختی و استحکام برسند. دوموضوع مهم برای تعیین اینکه پیچ و مهره می تواند آبکاری گالوانیزه گرم شود یا خیر باید مورد توجه قرار گیرد.

موضوع تردی و شکست هیدروژنی

موضوع اول معروف به شکست هیدروژن می باشد که زمانی اتفاق می افتد که اتم هیدروژن در حین مرحله شستشو با اسید – اسید سولفوریک و یا اسید هیدروکلریک – در مرحله آماده سازی پیچ و مهره ها برای آبکاری گالوانیزه گرم جذب فولاد سطحی می شود. این پدیده باعث کاهش خاصیت چکش خواری فولاد و ترد شدن آن و در نهایت شکست پیچ و مهره در اثر اعمال بار و یا ضربه می شود

با توجه به استاندارد ASTM A143 مربوط به محافظت پیچ و مهره ها در برابر شکست هیدروژنی اینگونه قید گردیده است:

پدیده شکست هیدروژنی فولاد در پیچ و مهره هایی از اهمیت ویژه برخوردار است که استحکام کششی آنها از ۱۵۰ ksi یا ۱۱۰۰ Mpa تجاوز می کند.

طبق این بیان از این استاندارد و طبق جدول تهیه شده در زیر پیچ و مهره های استاندارد ASTM A490, ASTM A453 grade BD,  SAE J429 Grade 8 را داشته و در معرض شکست هیدروژنی هستند و آبکاری گالوانیزه گرم برای آنها ممنوع می باشد. در جدول سختی بر حسب راکول قید شده است

استاندارد پیچقابلیت گالوانیزه گرمحداقل تنش تسلیمحداقل تنسایلحداقل سختی
ASTM A325بلی۹۲ ۸۱۱۲۰ ۱۰۵C24 C19
ASTM A449بلی۹۲ ۸۱ ۵۸۱۲۰ ۱۰۵ ۹۰C25 C19 B91
SAE J429 Grade 5بلی۹۲ ۸۱۱۲۰ ۱۰۵C25 C19
ASTM A193 Grade B7بلی۱۰۵ ۹۵۱۲۵ ۱۱۵موجود نیست
ASTM A354 Grade BCبلی۱۰۹ ۹۴۱۲۵ ۱۱۵C26 C22
ASTM A320 Grade L7بلی۱۰۵۱۲۵موجود نیست
ASTM A490خیر۱۳۰۱۵۰C33
ASTM A354 Grade BDخیر۱۳۰ ۱۱۵۱۵۰ ۱۴۰C33 C31
SAE J429 Grade 8خیر۱۳۰۱۵۰C3

 

اثر گرمایش و سرمایش سریع و پیچ و مهره های با عملیات حرارتی

نگرانی دیگری که در مورد پیچ و مهره ها با استحکام بالا وجود دارد موضوع کاهش استحکام آنها طی عملیات آبکاری گالوانیزه گرم و اعمال حرارت آن می باشد. دمایی که در طی گالوانیزه گرم به پیچ و مهره ها اعمال می شود بین ۴۲۰ الی ۴۶۰ درجه می باشد. اما سوالی که مطرح است این است که آیا این دما برای تغییرات خواص مکانیکی پیچ و مهره ها کافیست؟

پاسخ تئوری به این سوال منفی است. اما آنچه در عمل روشن می شود آن است که اعمال گرما به پیچ و مهره یعنی همان حرارتی که طی عملیات حرارتی باعث افزایش استحکام پیچ شده است در اینجا می تواند به کاهش استحکام بیانجامد.

اما سوالی که مطرح است این است که تا چه اندازه حرارت برای تغییر خواص مکانیکی پیچ و مهره لازم است.موسسه سازه های فولادی امریکا AISC در صفحه ۴-۴ از ویرایش نهم خود صریحا قید کرده است:

پیچ و مهره هایی که عملیات حرارتی – سرمایش و گرمایش سریع و متناوب – روی آنها اجام شده است نباید جوشکاری و یا در معرض حرارت شدید قرار گیرند

دمای ایجاد شده برای جوشکاری سطوح فلزی بسیار بالا بوده و قابل مقایسه با دمای فرایند گالوانیزه گرم نمی باشد. اما آنچه روشن است بدون ذکر میزان حرارت این دو پروسه در کنار هم لیست شده اند

رفرنس دیگری که درباره پیچ و مهره ها با استحکام بالا آورده شده است در استاندارد ASTM F1554 قید گردیده است

Hot bending performed on heat-treated bar stock shall not have the temperature come within 100°F 56°C of the tempering stress relieve temperature of the heat-treat process at any location during hot bending and shall be allowed to air cool after bending

طبق این استاندارد اعمال هر گونه حرارت به پیچ و مهره در محدوده دمایی ۵۶ درجه سانتی گراد بالاتر و یا پایینتر از دمایی که عملیات حرارتی روی پیچ و مهره های استحکام بالا صورت گرفته موجب تغییر در خواص مکانیکی آن می شود

شاید مرتبط ترین رفرنس درباره فرایند گالوانیره گرم پیچ و مهره های استحکام بالا در استاندارد ASTM F2329 در قسمت ۷٫۲٫۱٫۲ به شرح زیر آورده شده است:

Testing for mechanical properties is not necessary if the galvanizing process is carried out at a lower temperature than the stress relief or tempering temperature of the fasteners

طبق بیان بالا تست خواص مکانیکی برای پیچ و مهره هایی که فرایند آبکاری آنها در دمای نزدیک به عملیات حرارتی آنها انجام نگرفته است ضرورتی ندارد. این بدان معناست که پیچ و مهره هایی که عملیات حرارتی آنها در دمای برابر و یا کمتر از ۴۵۰ درجه سانتی گراد صورت گرفته در اثر فرایند گالوانیزه گرم مورد تغییر مکانیکی خواص قرار گرفته و مواردی که عملیات حرارتی آنها در دماهای بالاتر از ۴۵۰ درجه صورت گرفته بدون افت سختی و به راحتی آبکاری گالوانیزه گرم می شوند

در زیر جدولی از دماهای انجام عملیات حرارتی برای استاندارد های مختلف پیچ و مهره آورده شده است:

استاندارد ASTM پیچ و مهرهحداقل دمای عملیات حرارتی-سانتی گراد
A325۴۳۰
A449۴۳۰
A354 Grade BC۴۳۰
A320 Grade L7
A193 Grade B7۶۰۰
F1554 Grade 105۶۰۰

 

 

 

 

 

 

راه حل و پوشش جایگزین :

پوشش داکرومات خطر تردی هیدروژنی ندارد چون در فرآیند داکرومات از اسید برای آماده سازی ، پوششکاری استفاده نمی شود ، بنابراین این مشکل بطور ریشه ای حل شده است. رنگ داکرومات حتی از سطح داخلی لوله ها و سایر اجزاء محافظت می کند و به صورت پایدار بالاترین مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهد.

نمونه پیچ های داکرومات شده در شرکت پارس پوشش در زیر قابل مشاهده است :