Flensfugeforsegling - Hvorfor anbefales ikke 304-materiale for bolter?
Når flenser i karbonstål eller rustfritt stål brukes med 304 materialbolter i flensfugtetning, oppstår det ofte lekkasjeproblemer under drift. Dette foredraget vil gjøre en kvalitativ analyse av dette. (1) Hva er de grunnleggende forskjellene mellom 304, 304L, 316 og 316L materialer?
304, 304L, 316 og 316L er rustfrie stålkvaliteter som vanligvis brukes i flensede skjøter, inkludert flenser, tetningselementer og festemidler.
304, 304L, 316 og 316L er rustfritt stål klasse betegnelser av American Standard for Materials (ANSI eller ASTM), som tilhører 300-serien av austenittisk rustfritt stål. Karakterene som tilsvarer de innenlandske materialstandardene (GB / T) er 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Denne typen rustfritt stål er vanligvis kollektivt referert til som 18-8 rustfritt stål.
Se tabell 1, 304, 304L, 316 og 316L har forskjellige fysiske, kjemiske og mekaniske egenskaper på grunn av tilsetning av legeringselementer og mengder. Sammenlignet med vanlig rustfritt stål har de god korrosjonsbestandighet, varmebestandighet og prosesseringsytelse . Korrosjonsmotstanden på 304L er lik den på 304, men fordi karboninnholdet på 304L er lavere enn 304, er dets motstand mot intergranulær korrosjon sterkere. 316 og 316L er molybdenholdige rustfrie stål. På grunn av tilsetningen av molybden er deres korrosjonsbestandighet og varmebestandighet bedre enn 304 og 304L. På samme måte, fordi karboninnholdet på 316L er lavere enn 316, er dets evne til å motstå krystallkorrosjon bedre. Austenittisk rustfritt stål som 304, 304L, 316 og 316L har lav mekanisk styrke. Romtemperaturen gir styrke på 304 er 205MPa, 304L er 170MPa; romtemperaturutbyttestyrken på 316 er 210MPa, og 316L er 200MPa. Derfor tilhører boltene laget av dem bolter med lav styrke.
Tabell 1 Karboninnhold, % Romtemperaturutbyttestyrke, MPa Anbefalt maksimal servicetemperatur, °C
304 ≤0,08 205 816
304L ≤0,03 170 538
316 ≤0,08 210 816
316L ≤0,03 200 538(2) Hvorfor skal flensskjøter ikke bruke bolter av materialer som 304 og 316?
Som nevnt i de tidligere forelesningene, skiller flensleddet for det første tetningsflatene til de to flensene på grunn av virkningen av internt trykk, noe som resulterer i en tilsvarende reduksjon i pakningens spenning, og for det andre avslapning av boltkraften på grunn av krypavslapning av pakningen eller krypet til selve bolten ved høy temperatur , reduserer også pakningens stress, slik at flensleddet lekker og svikter.
I faktisk drift er avslapning av boltkraft uunngåelig, og den første strammeboltkraften vil alltid falle over tid. Spesielt for flensskjøter under høy temperatur og alvorlige syklusforhold, etter 10.000 timers drift, vil boltbelastningstapet ofte overstige 50%, og det vil dempe med fortsettelsen av tid og økningen av temperaturen.
Når flensen og bolten er laget av forskjellige materialer, spesielt når flensen er laget av karbonstål og bolten er laget av rustfritt stål, er koeffisienten for termisk ekspansjon 2 av boltens og flensens materiale forskjellig, for eksempel den termiske ekspansjonskoeffisienten til rustfritt stål ved 50 ° C (16,51×10-5 / ° C) er større enn den termiske ekspansjonskoeffisienten til karbonstål (11,12×10-5 / ° C). Etter at enheten er oppvarmet, når ekspansjonen av flensen er mindre enn utvidelsen av bolten, etter at deformasjonen er koordinert, reduseres forlengelsen av bolten, noe som fører til at boltens kraft reduseres. Hvis det er løshet, kan det føre til lekkasje i flensleddet. Derfor, når høytemperaturutstyrsflensen og rørflensen er koblet til, spesielt de termiske ekspansjonskoeffisientene til flens- og boltmaterialene er forskjellige, bør de termiske ekspansjonskoeffisientene til de to materialene være så nær som mulig.
Det kan ses fra (1) at den mekaniske styrken til austenittisk rustfritt stål som 304 og 316 er lav, og romtemperaturutbyttestyrken på 304 er bare 205MPa, og den på 316 er bare 210MPa. Derfor, for å forbedre boltens anti-avslapnings- og anti-utmattelsesevne, tas tiltak for å øke boltkraften til installasjonsboltene. For eksempel, når den maksimale installasjonsboltkraften brukes i oppfølgingsforumet, kreves det at spenningen til installasjonsboltene når 70% av flytestyrken til boltmaterialet , slik at boltmaterialets styrkeklasse må forbedres, og stålboltmaterialer med høy styrke eller middels styrke brukes stålboltmaterialer. Åpenbart, bortsett fra støpejern, ikke-metalliske flenser eller gummipakninger, for halvmetalliske og metallpakninger med flenser eller pakninger med høyere trykkklasse eller pakninger med større belastning, bolter laget av materialer med lav styrke som 304 og 316, på grunn av boltkraft Ikke nok til å oppfylle tetningskravene. Det som trenger spesiell oppmerksomhet her er at i den amerikanske rustfritt stålboltmaterialstandarden har 304 og 316 to kategorier, nemlig B8 Cl.1 og B8 Cl.2 på 304 og B8M Cl.1 og B8M Cl.2 på 316. Cl.1 er solid løsning behandlet med karbider, mens Cl.2 gjennomgår belastningsforsterkende behandling i tillegg til fast løsningsbehandling. Selv om det ikke er noen grunnleggende forskjell i kjemisk motstand mellom B8 Cl.2 og B8 Cl.1, er den mekaniske styrken til B8 Cl.2 betydelig forbedret i forhold til B8 Cl.1, for eksempel B8 Cl.2 med en diameter på 3/4 " Flytegrensen til boltmaterialet er 550MPa, mens flytegrensen til B8 Cl.1 boltmaterialet med alle diametre bare er 205MPa, Forskjellen mellom de to er mer enn to ganger. De innenlandske boltmaterialstandardene 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316) og B8 Cl.1 tilsvarer B8M Cl.1. [Merk: Boltmaterialet S30408 i GB / T 150.3 "Pressure Vessel Part Three Design" tilsvarer B8 Cl.2; S31608 tilsvarer B8M Cl.1.
I lys av ovennevnte grunner fastsetter GB / T 150.3 og GB / T38343 "Tekniske forskrifter for flensfugeinstallasjon" at flensene på trykkutstyr og rørflensfuger ikke anbefales å bruke de vanlige 304 (B8 Cl.1) og 316 (B8M Cl. . . 1) Bolter av materialer, spesielt ved høye temperaturer og vanskelige syklusforhold, bør byttes ut med B8 Cl.2 (S30408) og B8M Cl.2 for å unngå lav boltkraft.
Det er verdt å merke seg at når lavfaste boltmaterialer som 304 og 316 brukes, selv under installasjonsfasen, fordi dreiemomentet ikke er kontrollert, kan bolten ha overskredet utbyttestyrken til materialet, eller til og med brukket. Naturligvis, hvis det oppstår lekkasje under trykktesten eller starten av driften, selv om boltene fortsetter å strammes, vil boltkraften ikke gå opp og lekkasjen kan ikke stoppes. I tillegg kan disse boltene ikke gjenbrukes etter demontering, fordi boltene har gjennomgått permanent deformasjon, og tverrsnittsstørrelsen på boltene har blitt mindre, og de er utsatt for brudd etter reinstallasjon.
