Zware schroefdraadverbinding vereist kwaliteit
Goede keuze, betrouwbaar materiaal en juiste voorspanning zijn belangrijk
Zware schroefdraadverbinding vereist kwaliteit
Een schroefdraadverbinding is op veel manieren uit te voeren. Maar voor een juiste dimensionering is het wel zaak om goed de weg te weten in de veelheid aan normen, codes en varianten. Zeker wanneer het gaat om grotere maten voor veeleisende toepassingen, het specialisme bij uitstek van Dutch Industrial Fasteners.
Hans Harlé
Enkele producten uit het assortiment van Dutch Industrial Fasteners.
"Ons hoofdproduct is een draadstang, ook wel studbolt genoemd, met twee moeren erop", vat David de Jonck van Dutch Industrial Fasteners samen. "Eventueel kan één van de moeren vervangen worden door een boutkop, zodat je een bout- en moerverbinding krijgt. We richten ons op het zwaardere werk in de apparatenbouw, offshore, energie en procesindustrie. Denk bijvoorbeeld aan turbines, deksels van reactorvaten of flensverbindingen tussen pijpleidingen in raffinaderijen. Uiteraard adviseren we onze klanten ook, vooral over de materiaalkeuze. Het valt voor inkopers soms niet mee om tussen de bomen het bos te zien en er precies het meest geschikte product uit te pikken. De keus aan sterktes, hardheden, temperatuurklassen en oppervlakteafwerkingen is enorm."
Dutch Industrial Fasteners is gevestigd in Beuningen vlakbij Nijmegen, en importeert zijn assortiment uit diverse West-Europese landen. Alle draad op de draadstangen is gerold, niet verspaand. Het materiaal wordt daardoor enigszins opgestuwd en de binnenhoek van de schroefdraad is minder scherp. Dat maakt de draad sterker en bovendien is er geen materiaalverlies. Zo is een staaf van Ø?14,80 mm voldoende om een M16 draadstang te rollen. "Onze producten zijn volgens de ASTM-standaard", vervolgt David de Jonck. "Die is van oorsprong Amerikaans, waardoor er meestal met duimse maten gewerkt wordt. Veel producten die we voeren zijn van roestvast staal; daarvan begint de materiaalcode met B8, bijvoorbeeld B8M of B8T. ASTM wordt veel in de installatiebouw, chemie, petrochemie en energiesector toegepast, en kent een fijnere onderverdeling dan enkele andere normen. De ASTM-aanduiding B8 duidt bijvoorbeeld op roestvast staal met een treksterkte van 500 N/mm2, en de versie van 700 N/mm2 wordt B8 class 2 genoemd. Die twee materialen hebben exact dezelfde chemische samenstelling, maar het sterkere is 'strain hardened' oftewel koud getrokken waardoor de oppervlaktehardheid hoger is. Maar in de AISI-standaard, veel gebruikt bij plaatmateriaal en in de apparatenbouw, hebben allebei die varianten de aanduiding 304. En de EN-code is voor allebei 1.4301. De DIN-norm maakt wel onderscheid tussen A2-50 en A2-70, maar alleen de term "A2" is dus niet eenduidig. Bovendien heeft DIN geen equivalent voor de ASTM-code B8T."
Specialisme
Op dezelfde locatie als Dutch Industrial Fasteners zijn ook drie zusterbedrijven gevestigd, die tot dezelfde groep behoren: Hytorc, dat speciale moeren en hydraulische momentsleutels produceert, Boltsafe, dat meetringen maakt die de klemkracht in schroefdraadverbindingen meten, en Total Flange Care dat onderhoudswerk uitvoert. Ieder zijn eigen specialisme dus, maar bij alle vier de bedrijven draait het nadrukkelijk om zware verbindingen. Hytorc bestaat van de vier het langst; de andere drie bedrijven zijn later opgericht op basis van aanvullende vragen uit de markt.
"Bij de ASTM-materialen hoort standaard een 3.1?certificaat van de chemische samenstelling en mechanische eigenschappen", legt David de Jonck uit. "Met zo'n certificaat is een levering bouten traceerbaar, zodat in geval van problemen te achterhalen is uit welke 'heat' ofwel charge van de productie de levering afkomstig was. Het is wel gewenst dat de afnemer zijn moeren en draadeinden tot aan het gebruik in de dozen laat zitten, want daarop staat het heatnummer. Als je alle bestellingen van één maat bij elkaar in een grote voorraadbak doet, dan blijft er van de traceerbaarheid niet veel over. Verder zou je dan moeten noteren waarvoor je elke doos gebruikt hebt, maar in de praktijk gebeurt dat niet altijd. Bij heel speciale bouten en moeren wordt voor de zekerheid niet alleen op de doos maar op elk exemplaar een code voor het heatnummer gezet."
Enkele producten uit het assortiment van Dutch Industrial Fasteners.
Voor roestvast staal hanteert het bedrijf een treksterkte van 700 N/mm2 zo ongeveer als maximum. Hoger kan wel, maar dat is het terrein van onder meer de hooggelegeerde duplex- en superduplexmaterialen. "Het worden dan veel duurdere verbindingen, dus voor zover mogelijk kun je dan beter wat extra verbindingen toepassen van meer gangbare materialen. Bij materialen van het type 10.9 met een treksterkte van 1000 N/mm2 is verder soms een uitgebreider 3.2 certificaat nodig, bijvoorbeeld als het gaat om turbines en zware hijstoepassingen. Daar moet een extern inspecteur bij komen van bijvoorbeeld Lloyd's of DNV die de materiaalproeven bijwoont. Wij zijn door Lloyd's toegelaten om zelf 3.1 en 3.2?certificaten af te geven; we hebben een zogeheten doorstempelbevoegdheid. Onze klanten krijgen dus alle certificaten van ons netjes in dezelfde lay-out. Een keer per jaar komt Lloyds bij ons controleren of we daarvoor alles nog goed voor elkaar hebben."
Boltsafe meetringen opgenomen in schroefdraadverbindingen, om voortdurend de voorspanning van de draadeinden te bewaken.
Op lengte
De maximale diameter in het programma van Dutch Industrial Fasteners is momenteel Ø 3¾?duims, ofwel zo'n Ø 95 mm. In grote maten wordt veel met duimse aanduidingen gewerkt, vandaar dat de metrische maten tot M64 gaan. Wat in roestvast staal op voorraad is, gaat tot 2 duim en M39, maar groter is op bestelling te leveren. Veel draadeinden zijn al op lengte in voorraad. "Er zijn vaak min of meer vaste verhoudingen tussen flensdiameter, aantal boutgaten en draadlengte, dus is het zinvol om de meest courante draadlengtes al op maat te laten aanvoeren. Minder gangbare diameters hebben we op voorraad in lengtes van 5 meter. Die zagen we op de gewenste maten, waarna we de uiteindes afschuinen zodat de moeren er gemakkelijk op kunnen. Na bevestiging moet de draadstang nog met enkele windingen buiten de moer doorlopen; meestal ongeveer 1/3 van de stangdiameter. Als lengte van de draadstang rekenen we met de werkelijke totale lengte, dus inclusief het afgeschuinde begin en einde. Dat is even opletten bij bestellingen, want sommige klanten hanteren de netto draadlengte, dus exclusief begin en eind. Het scheelt maar een paar millimeter, maar dat kan de draad soms nét te kort maken."
Speciale klemmoeren van zusterbedrijf Hytorc worden op een flens aangebracht.
Voor corrosiebestendigheid worden in plaats van roestvast staal ook wel andere staalsoorten gebruikt, die worden voorzien van een coating. Daarnaast krijgt roestvast staal soms een dunne coating om de wrijvingseigenschappen te verbeteren of invreten tegen te gaan. De coating kan bestaan uit zink, dat elektrolytisch (ELVZ) of via een dompelbad (HDG) wordt opgebracht. In het laatste geval wordt de zinklaag dikker. Een andere mogelijkheid is PTFE, ook wel teflon of fluorcarbon genoemd. Dat biedt ongeveer 1000 extra uren corrosieresistentie volgens de zoutneveltest. Mocht een draadstang vanwege de coating te dik zijn geworden voor een standaardmoer, dan wordt overgestapt naar speciale overmaats getapte moeren.
"Onze belangrijkste markt is Nederland maar de export neemt toe", vertelt David de Jonck. "We leveren verspreid over Europa, maar onder meer ook naar Canada, Hong Kong, Gabon en Brazilië. Het is een brede trend dat steeds meer expliciet gevraagd wordt naar bouten en moeren van Europees of Amerikaans fabricaat. Wij leveren geen scheepsladingen tegelijk van dezelfde maat; daarvoor kun je beter met de fabrikanten praten. Wij richten ons op snelle levering van kwaliteitsproducten uit voorraad, die we specifiek zoals gevraagd in één levering combineren. Het zijn nogal eens serviceorders, bijvoorbeeld voor reparaties tijdens de shutdown van een installatie. Juist dan zijn snelheid en maatwerk essentieel, want bij zulk werk is de tijd krap. De orderomvang varieert bij ons van één doosje tot pakweg 10 pallets. In ons assortiment voeren we bewust geen producten uit de Aziatische industrielanden, want dat duurt te lang met bestellingen. Dan zouden we veel meer op voorraad moeten houden, en daarnaast veel meer moeten testen om de kwaliteit te kunnen garanderen. Trekproef, hardheidstest, spectroscopie voor de materiaalsamenstelling en noem maar op. Want onze producten zijn meestal bestemd voor veeleisende toepassingen waarin je geen risico's mag lopen. Ik vraag me af wat er dan uiteindelijk overblijft van dat kostenvoordeel door de lagere inkoopprijs."
Voorspanning
Speciale aandacht verdient de voorspanning van een schroefdraadverbinding: "Er wordt niet altijd bij stilgestaan, maar dankzij de voorspanning verkrijgt een bout- of draadstangverbinding zijn souplesse en bestendigheid tegen schokken. Juist door een stukje oprekken in het elastisch gebied kan de verbinding allerlei krachten opvangen die erop uitgeoefend worden."
Het zusterbedrijf Boltsafe levert roestvast stalen meetringen, die de werkelijke trekspanning in een schroefverbinding meten en doorgeven. Ze worden met de verbinding mee ingeklemd, en hun uitgangssignaal kan bijvoorbeeld naar een computerscherm doorgeleid worden. Zo is realtime te zien wat op ieder moment de trekspanning in de verbinding is. De standaardversies gaan tot M72 en een omgevingstemperatuur van 300 °C. "Je kunt dat doen als proef, om vooraf uit te proberen hoe je een bepaalde reeks verbindingen moet vastzetten om de vereiste voorspanning te bereiken. Maar je kunt de meetringen ook permanent in een verbinding opnemen, en door de tijd heen volgen wat de voorspankracht doet. Dat gebeurt vooral bij kritische verbindingen waarbij er kans is op geleidelijk lossen, bijvoorbeeld door voortdurende thermische schommelingen. Of je hebt bijvoorbeeld alle moeren met hetzelfde moment aangedraaid, maar toevallig was in één verbinding de schroefdraad wat ruwer. Daar is dan een deel van het moment besteed aan de hogere wrijving en niet omgezet in klemkracht. Die verbinding heeft dus minder voorspanning en kan voor onverwachte lekkage zorgen. Met Boltsafe ringen zie je precies welke verbindingen te weinig spanning hebben en kun je de moeren daarvan gewoon wat extra aanzetten."