Στεγανοποίηση αρμού φλάντζας - Γιατί το υλικό 304 δεν συνιστάται για μπουλόνια;
(1) Ποιες είναι οι βασικές διαφορές μεταξύ των υλικών 304, 304L, 316 και 316L;
Τα 304, 304L, 316 και 316L είναι υλικά από ανοξείδωτο χάλυβα που χρησιμοποιούνται συνήθως σε αρμούς φλάντζας, συμπεριλαμβανομένων των φλαντζών, των στοιχείων στεγανοποίησης και των συνδετήρων.
Τα 304, 304L, 316 και 316L είναι ονομασίες ανοξείδωτου χάλυβα Αμερικανικού Προτύπου Υλικών (ANSI ή ASTM) που ανήκουν στη σειρά 300 ανοξείδωτων ωστενιτικών χάλυβων. Οι αντίστοιχες ποιότητες στο εγχώριο πρότυπο υλικού (GB/T) είναι 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Αυτός ο τύπος ανοξείδωτου χάλυβα αναφέρεται συνήθως ως ανοξείδωτος χάλυβας 18-8.
Δείτε τον Πίνακα 1. 304, 304L, 316 και 316L λόγω της προσθήκης στοιχείων κράματος και της ποσότητας διαφορετικών, οι φυσικές, χημικές και μηχανικές τους ιδιότητες είναι επίσης διαφορετικές, σε σύγκριση με τον συνηθισμένο ανοξείδωτο χάλυβα, έχουν καλή αντοχή στη διάβρωση, αντοχή στη θερμότητα και ιδιότητες επεξεργασίας. Η αντίσταση στη διάβρωση του 304L είναι παρόμοια με αυτή του 304, αλλά επειδή η περιεκτικότητα σε άνθρακα του 304L είναι χαμηλότερη από αυτή του 304, η διακοκκώδης αντοχή του στη διάβρωση είναι ισχυρότερη. 316, 316L είναι από ανοξείδωτο χάλυβα που περιέχει μολυβδαίνιο, λόγω της προσθήκης στοιχείου μολυβδαινίου, επομένως η αντίσταση στη διάβρωση και η αντίσταση στη θερμότητα από τα 304, 304L είναι καλύτερα. Ομοίως, επειδή η περιεκτικότητα σε άνθρακα του 316L είναι χαμηλότερη από αυτή του 316, η αντοχή του στη διάβρωση των κρυστάλλων είναι καλύτερη. Η μηχανική αντοχή των ωστενιτικών ανοξείδωτων 304, 304 L, 316 και 316 L είναι χαμηλή και η αντοχή διαρροής του 304 είναι 205 MPa σε θερμοκρασία δωματίου και 304 L είναι 170 MPa. Η ισχύς διαρροής του 316 σε θερμοκρασία δωματίου είναι 210MPa και του 316L είναι 200MPa. Επομένως, τα μπουλόνια που κατασκευάζονται από αυτά ανήκουν στην κατηγορία των μπουλονιών χαμηλής αντοχής.
Πίνακας 1 Περιεκτικότητα σε άνθρακα % Ισχύς απόδοσης σε θερμοκρασία δωματίου MPa Συνιστώμενη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας, βαθμός
304 μικρότερο ή ίσο με 0.08 205 816
304L μικρότερο ή ίσο με 0.03 170 538
316 Μικρότερο ή ίσο με 0.08 210 816
316L Μικρότερο ή ίσο με 0.03 200 538
(2) Γιατί η φλάντζα δεν πρέπει να χρησιμοποιεί μπουλόνια από υλικά 304 και 316;
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ο σύνδεσμος φλάντζας οφείλεται στην εσωτερική πίεση πίεσης για τον διαχωρισμό της επιφάνειας στεγανοποίησης των δύο φλαντζών, προκαλώντας την ανάλογη μείωση της τάσης της φλάντζας και η δεύτερη οφείλεται στη χαλάρωση ερπυσμού της φλάντζας σε υψηλή θερμοκρασία ή του μπουλονιού που προκαλείται από τον ερπυσμό της χαλάρωσης της δύναμης του μπουλονιού, η οποία προκαλεί επίσης μείωση της τάσης της φλάντζας και την αστοχία διαρροής της φλάντζας.
Στην πραγματική λειτουργία, η χαλάρωση της δύναμης του μπουλονιού είναι αναπόφευκτη και η δύναμη του μπουλονιού της αρχικής σύσφιξης πέφτει πάντα με το χρόνο. Ειδικά στον σύνδεσμο φλάντζας σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και έντονου κύκλου, μετά από 10,{1}} ώρες λειτουργίας, η απώλεια φορτίου μπουλονιού συχνά υπερβαίνει το 50% και μειώνεται με τη συνέχιση του χρόνου και την αύξηση της θερμοκρασίας.
Όταν η φλάντζα και το μπουλόνι είναι διαφορετικά υλικά, ειδικά όταν η φλάντζα είναι ανθρακούχο χάλυβας και το μπουλόνι από ανοξείδωτο χάλυβα, επειδή ο συντελεστής θερμικής διαστολής του υλικού μπουλονιού και φλάντζας είναι διαφορετικός, όπως ο συντελεστής θερμικής διαστολής του ανοξείδωτου χάλυβα στους 50 βαθμούς ( 16,51×10-5 / βαθμός ) είναι μεγαλύτερος από τον συντελεστή θερμικής διαστολής του ανθρακούχου χάλυβα (11,12×10-5 / βαθμός), η συσκευή θερμαίνεται. Όταν η διαστολή της φλάντζας είναι μικρότερη από τη διαστολή του μπουλονιού, μετά τον συντονισμό παραμόρφωσης, η μείωση της επιμήκυνσης του μπουλονιού προκαλεί χαλάρωση της δύναμης του μπουλονιού, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε διαρροή του συνδέσμου φλάντζας. Επομένως, όταν η φλάντζα εξοπλισμού υψηλής θερμοκρασίας και η άρθρωση φλάντζας σωλήνα, ειδικά ο συντελεστής θερμικής διαστολής της φλάντζας και του υλικού του μπουλονιού είναι διαφορετικοί, ο συντελεστής θερμικής διαστολής των δύο υλικών είναι όσο το δυνατόν παρόμοιος.
Μπορεί να φανεί από το (1) ότι η μηχανική αντοχή του ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα 304 και 316 είναι χαμηλή και η αντοχή διαρροής του 304 σε θερμοκρασία δωματίου είναι μόνο 205 MPa και αυτή του 316 είναι μόνο 210 MPa. Επομένως, προκειμένου να βελτιωθεί η ικανότητα του μπουλονιού κατά της χαλάρωσης και κατά της κούρασης, λάβετε μέτρα για τη βελτίωση της δύναμης του μπουλονιού εγκατάστασης, όπως η μέγιστη δύναμη του μπουλονιού εγκατάστασης θα συζητηθεί στο επόμενο φόρουμ, η τάση του μπουλονιού εγκατάστασης απαιτείται για να φτάσει 70% της αντοχής διαρροής του υλικού μπουλονιού, επομένως είναι απαραίτητο να βελτιωθεί η αντοχή του υλικού μπουλονιού, η χρήση υλικού μπουλονιών από κράμα χάλυβα υψηλής αντοχής ή μέσης αντοχής. Είναι εύκολο να διαπιστωθεί ότι, εκτός από χυτοσίδηρο, μη μεταλλικές φλάντζες ή ελαστικά παρεμβύσματα, για ημιμεταλλικές και μεταλλικές φλάντζες με υψηλότερους βαθμούς πίεσης ή τάση φλάντζας, 304, 316 τέτοια μπουλόνια υλικού χαμηλής αντοχής δεν μπορούν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις στεγανοποίησης λόγω ανεπαρκούς δύναμης μπουλονιού.
Αυτό που χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή εδώ είναι ότι τα 304 και 316 έχουν δύο κατηγορίες στο πρότυπο υλικού μπουλονιών από ανοξείδωτο χάλυβα των Ηνωμένων Πολιτειών, συγκεκριμένα B8 Cl.1 και B8 Cl.2 του 304 και B8M Cl.1 και B8M Cl.2 του 316. Cl. Το 1 επεξεργάζεται με στερεό διάλυμα καρβιδίου, ενώ το Cl.2 υφίσταται επεξεργασία με ενίσχυση παραμορφώσεων επιπλέον της επεξεργασίας στερεού διαλύματος. Αν και δεν υπάρχει θεμελιώδης διαφορά μεταξύ B8 Cl.2 και B8 Cl.1 στη χημική αντοχή στη διάβρωση, η μηχανική αντοχή του B8 Cl.2 είναι σημαντικά βελτιωμένη σε σύγκριση με το B8 Cl.1, όπως η αντοχή διαρροής του μπουλονιού B8 Cl.2 υλικό με διάμετρο 3/4 "είναι 550 MPa. Η αντοχή διαρροής όλων των διαμέτρων των υλικών μπουλονιών B8Cl.1 είναι μόνο 205 MPa, περισσότερο από τη διπλάσια διαφορά μεταξύ των δύο. Το εγχώριο πρότυπο υλικού μπουλονιών 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316 ), και ισοδύναμο B8Cl.1 και B8M Cl.1 [Σημείωση: Το υλικό μπουλονιών S30408 στο GB/T 150.3 "Σχεδίαση δοχείου πίεσης" είναι ισοδύναμο με το B8 Cl.2.
Λαμβάνοντας υπόψη τους παραπάνω λόγους, οι GB/T 150.3 και GB/T38343 "Τεχνικοί Κανονισμοί για Εγκατάσταση αρμών με Φλάντζα" ορίζουν ότι οι συνήθεις κοχλίες υλικού 304 (B8 Cl.1) και 316 (B8M Cl.1) για φλάντζες και σωλήνες εξοπλισμού υπό πίεση Οι φλάντζες δεν συνιστώνται, ειδικά σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και έντονου κύκλου. Το B8 Cl.2(S30408) και το B8M Cl.2 πρέπει να αντικατασταθούν για να αποφευχθούν οι μικρές δυνάμεις του μπουλονιού στερέωσης.
Αξίζει να σημειωθεί ότι όταν χρησιμοποιούνται υλικά μπουλονιών χαμηλής αντοχής όπως 304 και 316, ακόμη και στο στάδιο της εγκατάστασης, το μπουλόνι μπορεί να υπερβεί την αντοχή διαρροής του υλικού ή ακόμη και να σπάσει λόγω απουσίας ελέγχου ροπής. Φυσικά, εάν υπάρχει διαρροή στη δοκιμή πίεσης ή στην έναρξη της λειτουργίας, ακόμα κι αν το μπουλόνι συνεχίσει να σφίγγεται, η δύναμη του μπουλονιού δεν θα ανέβει και η διαρροή δεν μπορεί να αποτραπεί. Επιπλέον, αυτά τα μπουλόνια δεν μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν μετά την αφαίρεση, επειδή τα μπουλόνια έχουν προκαλέσει μόνιμη παραμόρφωση, το μέγεθος του τμήματος του μπουλονιού γίνεται μικρότερο και στη συνέχεια η εγκατάσταση είναι εύκολο να σπάσει.
