大家講的「用螺柱的理由」，多半是攻牙孔的理由

一個詞，兩個問題

管線業真正照著做的組裝指引是 ASME PCC-1，而它根本沒有把扣件分成「螺柱」和「螺栓」。 它的附錄 N 定義的是兩件事：有一體成型頭部的扣件， 一端是固定的頭，另一端不是螺帽就是攻牙孔； 沒有一體成型頭部的扣件，全牙，用兩顆螺帽， 或者一顆螺帽加一個攻牙孔。

這兩句話讀第二遍，形狀就出來了。裡面有兩個各自獨立的問題：有沒有頭？ 另一端是螺帽還是攻牙孔？兩個是非題湊出四種接頭， 而中文的「螺柱」「雙頭螺栓」蓋掉了其中兩種： 兩端各鎖一顆螺帽的全牙桿，以及金屬端長住在攻牙孔裡的那種。 這兩種的行為不一樣，而大家背得出來的優點，幾乎都屬於後面那一種。

另外那個軸，也就是母牙究竟是買來的螺帽還是你自己零件上的一個孔， 寫在機械螺絲還是螺栓。 這一篇談的是頭。

攻牙孔改變了什麼，而且有數字

PCC-1 有一個附錄專門處理反覆漏的接頭，而它點名了單法蘭接頭： 一片法蘭配旋進攻牙孔的螺栓，這種接頭天生剛性較高、通常也比較難搞， 因為螺栓的有效伸長長度比較短。它對墊片厚度損失與差異熱膨脹的容忍度都比較低。 接著那一段給了量：這種接頭 每損失 0.02 mm（0.001 in）墊片厚度， 螺栓載荷的損失大約是兩倍。

這是真實的工程差異，白紙黑字，而且跟扣件有沒有頭無關。 它來自「只有一片法蘭」這件事。短螺栓為什麼是比較差的彈簧， 見螺栓是一根彈簧。

記帳方式值得看一眼，因為它順手拆掉一個相關的傳說。 PCC-1 算貫穿螺栓的有效伸長長度，取的是兩顆螺帽厚度中點之間的距離， 而重六角螺帽的厚度就是一個公稱直徑。至於旋進攻牙孔的那一段， 它取半個公稱直徑。兩邊都是半個直徑。 在這個模型裡，攻牙孔和螺帽貢獻的長度一樣多， 攻牙孔並沒有因為是攻牙孔而被扣分。接頭之所以短，是因為裡面只有一片法蘭。

攻牙孔真正的代價，在它的牙壞掉的時候。 PCC-1 要求檢查攻牙孔的牙能不能徒手順轉，標準跟檢查螺帽的牙一樣， 壞了則指向 ASME PCC-2 的 Article 303。那是一份修復程序，不是換零件， 這也是現場那句「攻牙孔咬死就整個容器報廢」比較準確的版本： 有一條寫好的路可以走回來，那是很難過的一天，不是報廢。 內牙壞掉之後什麼補得回來、什麼補不回來， 見牙滑掉之後沒有東西填得回去。

把頭拿掉，實際上改變了什麼

誠實的清單比流傳的版本短，而且每一項都是組裝與拆解的事，不是強度的事。

• 它不會替你省下一支扳手。PCC-1 對 backup wrench 的定義是 「用來固定被扭轉那一端對面的螺帽或螺栓頭的工具」。 全牙桿兩端各一顆螺帽，跟有頭的螺栓一樣需要一支。 真正省掉這支扳手的是攻牙孔，那是另一個問題。
• 多餘的牙要留在哪一端，你可以選。PCC-1 建議讓一端完全牙合、 不外露，把多餘的牙全部放到另一端，因為外露的牙會積鏽、吃到油漆， 拆的時候很麻煩。兩端都有牙的時候，你才有得選。
• 張力器需要牙可以咬。液壓張力器要求張緊那一側的螺紋， 在外側螺帽端面之外至少延伸一個螺栓直徑。無頭的扣件兩邊都給得起。
• 那顆華司是為螺帽端設計的。PCC-1 的硬化華司規格說， 它的內徑是為了放在螺帽下面而選的，放在螺栓頭下面可能干涉桿身或頭下圓角。 那個圓角為什麼不是細節， 見頭下面那個圓角。
• 兩顆螺帽等於兩次機會。這一條是現場經驗不是條文， 也應該這樣講：一端咬死了，另一端還有一段沒被糟蹋的牙和一顆完好的螺帽。 PCC-1 對背後那個擔心給了具體的解法，它註明 SA-193 B7 配 SA-194 Gr 4 螺帽可以避開咬死，比 Gr 2 或 2H 好。 另見不鏽鋼為什麼會咬死。

「螺柱比較不會被扭到」這個說法

這一條流傳得很廣，值得仔細回答，因為它有一個版本是對的，而常聽到的那個版本不是。

PCC-1 確實寫了：用液壓張緊鎖付的扣件壽命較長、重複使用的風險較低， 而且給了理由：沒有扭轉、沒有螺紋咬死，因為螺帽是在扣件無載的狀態下旋下去的。 那是方法的功勞。我們把整份文件翻過一遍， 想找一條把「扭矩鎖付時扭轉較低」歸給無頭扣件的條文，沒有找到。 用扳手轉螺帽去克服螺紋摩擦的時候，那份螺紋扭矩由扣件承受， 跟另一端有沒有鍛出一個頭無關。

實務上的讀法是：如果扭轉真的是你的問題， 這份指引提供的解法是換方法，不是換零件。 你施加的扭矩到底跑到哪裡去了， 見扭矩與夾緊力； 那個數字對摩擦條件做了什麼沒說出口的假設， 見扭矩規格假設了一個摩擦狀態。

另一種螺柱：它兩端的牙不是同一種牙

多數人聽到這個詞想到的，是金屬端長住在攻牙孔裡的那一種， 汽缸頭螺柱是最常見的例子。那種零件的兩端差的不只是長度， 而且差在哪裡是被規定的。

印度標準 IS 1862 把螺柱依金屬端長度分成三型： A 型約一個直徑，用於鋼；B 型約 1.5 個直徑，用於鑄鐵； C 型約兩個直徑，用於鋁合金。同一份標準把金屬端的螺紋 指到另一份文件 IS 2186，那是干涉配合的外螺紋。 進母材的那一端不是單純比較長，它是不同的配合， 而那正是螺帽鬆開時螺柱還留在原地的原因。

這張表有三個國家的標準寫過，而三份沒有兩份是一樣的。

日本那一列值得看第二遍。JIS B 1173 給了三種金屬端長度， 然後在尺寸表的註記裡寫：1 種與 2 種都是要植入鋼（含鑄鋼與鍛鋼）或鑄鐵的， 3 種才是給輕合金。有寫母材的那份標準， 拒絕告訴你鋼到底該用 1.25 d 還是 1.5 d。 這不是漏寫。牙合長度是由兩邊螺紋的強度決定的，不是由母材的名字決定的， 那件事寫在牙合長度要多少； 至於公開的牙合規則彼此為什麼對不起來， 見牙合規則彼此不一致。

橫著讀，鑄鐵那一格會在 1.25 d 與 1.5 d 之間跳， 端看誰的型錄攤在桌上。而一張只寫「螺柱，M12」的圖， 等於沒有告訴供應商這幾種零件要做哪一種。

問題要怎麼問才會有答案

那串討論累積了 125 則留言而沒有結論，因為「螺柱還是螺栓」是兩個問題共用一個名字。 拆開之後，兩個都有答案。

• 另一端是螺帽還是攻牙孔？這決定接頭的剛性、 對墊片鬆弛的容忍度，以及牙壞掉的時候會發生什麼。工程在這一題裡。
• 有沒有一體成型的頭？這決定怎麼組、怎麼拆、 多餘的牙留在哪一端、張力器裝不裝得上、以及哪一顆華司是合規的。

如果回來的答案還是「業界標準」，下一句該問的是：這四個字指的是兩題裡的哪一題。 在那句話所指向的指引裡，這個名詞四種都算。

這一篇不屬於六步中的任何一步。它橫跨各步，或者發生在組裝之後。導致它的那些決定是在哪裡做的，見指定一顆螺絲，那篇寫的是順序，以及為什麼順序做反了是重工。

常見問題

同樣等級、同樣直徑，螺柱會比螺栓強嗎？

ASME PCC-1 沒有這樣說，而且它的螺栓載荷與伸長計算並不區分兩者。有效伸長長度的模型把螺帽與攻牙孔各算成半個直徑，材料強度則由材料規範決定，跟頭是不是鍛出來的無關。「鍛頭會擾亂纖維流線、留下裂縫起點」這個說法在現場流傳很廣，但我們查不到任何條文或已發表的試驗支持它可以當成一般性的排序，所以它不能拿來當替換的依據。

我們的技師只在其中一顆螺帽上打扭力，這樣不對嗎？

沒有不對。一顆轉、一顆扶住，這正是 PCC-1 說的 backup wrench：用來固定被扭轉那一端對面的螺帽或螺栓頭的工具。有頭的螺栓也一樣，只是被扶住的變成頭。重點是另一端不能跟著轉，不是扭力扳手該放哪一側。

單法蘭接頭為什麼比較容易漏？

PCC-1 把原因歸給比較短的有效伸長長度。一片法蘭配旋進攻牙孔的螺栓，接頭比較硬，同樣一點點墊片厚度損失就釋放掉更多螺栓載荷。那個附錄把它量成「組裝後每損失 0.02 mm 厚度，載荷損失約兩倍」，並且建議在這會造成問題的時候，用延伸套筒與較長的螺栓去增加螺栓的柔度。

用螺柱可以避免鎖付時把螺桿扭到嗎？

光靠換成螺柱不行。PCC-1 把「沒有扭轉」歸給液壓張緊（螺帽是在扣件無載的狀態下旋下去的），不是歸給扣件沒有頭。用扭力扳手鎖的時候，螺紋摩擦扭矩由扣件承受，兩種都一樣。

圖面上寫「螺柱 M12x60」，這樣可以下單嗎？

如果金屬端要進攻牙孔就不夠。金屬端的長度是另一個決定：IS 1862 給的是鋼約 1 d、鑄鐵約 1.5 d、鋁合金約 2 d；DIN 那一套則是把 1 d、1.25 d、2 d、2.5 d 做成四份各自獨立的標準，而且標題不寫母材。IS 1862 還把金屬端的螺紋指到干涉配合的規範。請把標準號與母材寫上，或者直接說明哪一端進哪裡。

參考資料

• ASME PCC-1 — 壓力邊界法蘭接頭組裝指引（本篇讀的是 2019 版：附錄 N-1 定義、8.2 與 8.2.1、10.2、附錄 A-1.2、附錄 M-1.2、附錄 P-4.2.1、附錄 Q-4.2）
• ASME PCC-2 Article 303 — 攻牙孔螺紋損壞的修復
• IS 1862:1975 — Specification for Studs（第二次改版）；1981 年 3 月第 1 號修訂單，A、B、C 三型
• DIN 938 — 螺柱，金屬端約 1 d（同系列 DIN 939、DIN 835、DIN 940）
• JIS B 1173 — 植込みボルト（螺柱）；表 1 註記 3 給出 1／2／3 種的植入端長度與各自對應的母材

本篇讀的 PCC-1 是 2019 版，現行採購版更新，寫進作業程序之前條號要對採購版複查。PCC-1 那條關於完全牙合的註腳指向 ASME BPVC 第八卷第一冊 UG-13 與 ASME B31.3 的 335.2.3，這兩份本篇沒有直接讀。DIN 的金屬端長度來自標準標題本身；「金屬端長度對應母材」這件事出現在 IS 1862，DIN 的標題沒有寫，兩者不應合併引用。JIS B 1173 讀的是公開的標準全文鏡像站，不是向日本規格協會購買的正本；引用的是尺寸表的註記 3，而它的原文說的是「等於或接近」1.25 d、1.5 d、2 d，不是剛好等於。「兩顆螺帽等於兩次機會」是現場經驗，不是本篇讀過的任何文件裡的條文。