Lapkritis 14 2022
Flanšo jungties sandarinimas - kodėl varžtams nerekomenduojama naudoti 304 medžiagos?
Kai anglinio plieno arba nerūdijančio plieno flanšai naudojami su 304 medžiagų varžtais flanšų jungčių sandarinime, eksploatacijos metu dažnai kyla nuotėkio problemų. Šioje paskaitoje bus atlikta kokybinė to analizė.
(1) Kokie yra pagrindiniai 304, 304L, 316 ir 316L medžiagų skirtumai?
304, 304L, 316 ir 316L yra nerūdijančio plieno rūšys, dažniausiai naudojamos flanšinėse jungtyse, įskaitant flanšus, sandarinimo elementus ir tvirtinimo elementus.
304, 304L, 316 ir 316L yra Amerikos medžiagų standarto (ANSI arba ASTM) nerūdijančio plieno rūšies pavadinimai, priklausantys 300 austenitinio nerūdijančio plieno serijai. Vidaus medžiagų standartus (GB / T) atitinkančios rūšys yra 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Šis nerūdijančio plieno tipas paprastai bendrai vadinamas 18-8 nerūdijančiu plienu.
1, 304, 304L, 316 ir 316L lentelės turi skirtingas fizines, chemines ir mechanines savybes dėl lydinių elementų ir kiekių. Palyginti su įprastu nerūdijančiu plienu, jie turi gerą atsparumą korozijai, atsparumą karščiui ir apdorojimo efektyvumą. 304L atsparumas korozijai yra panašus į 304, tačiau kadangi 304L anglies kiekis yra mažesnis nei 304, jo atsparumas tarpkristalinei korozijai yra stipresnis. 316 ir 316L yra molibdeno turintys nerūdijantys plienai. Dėl molibdeno pridėjimo jų atsparumas korozijai ir atsparumas karščiui yra geresni nei 304 ir 304L. Taip pat, kadangi 316L anglies kiekis yra mažesnis nei 316, jo gebėjimas atsispirti kristalų korozijai yra geresnis. Austenitiniai nerūdijantys plienai, tokie kaip 304, 304L, 316 ir 316L, turi mažą mechaninį stiprumą. Kambario temperatūros išeigos stipris 304 yra 205MPa, 304L yra 170MPa; kambario temperatūros išeigos stipris 316 yra 210MPa, o 316L - 200MPa. Todėl iš jų pagaminti varžtai priklauso mažo stiprumo varžtams.
1 lentelė Anglies kiekis, % Kambario temperatūros išeigos stipris, MPa Rekomenduojama maksimali aptarnavimo temperatūra, °C
304 ≤0.08 205 816
304L ≤0.03 170 538
316 ≤0.08 210 816
316L ≤0.03 200 538
(2) Kodėl flanšų jungtyse neturėtų būti naudojami tokių medžiagų kaip 304 ir 316 varžtai?
Kaip minėta ankstesnėse paskaitose, flanšo jungtis, pirma, atskiria dviejų flanšų sandarinimo paviršius dėl vidinio slėgio poveikio, dėl kurio atitinkamai sumažėja tarpiklio įtempis, ir, antra, varžto jėgos atsipalaidavimas dėl tarpiklio šliaužimo atsipalaidavimo arba paties varžto šliaužimo aukštoje temperatūroje , Taip pat sumažina tarpiklio įtempį, kad flanšo jungtis nutekėtų ir sugestų.
Iš tikrųjų veikiant, varžto jėgos atpalaidavimas yra neišvengiamas, o pradinė priveržimo varžto jėga laikui bėgant visada sumažės. Ypač flanšų jungtims esant aukštai temperatūrai ir sunkioms ciklo sąlygoms, po 10 000 darbo valandų varžto apkrovos nuostoliai dažnai viršys 50%, o tai susilpnės tęsiant laiką ir didėjant temperatūrai.
When the flange and the bolt are made of different materials, especially when the flange is made of carbon steel and the bolt is made of stainless steel, the coefficient of thermal expansion 2 of the material of the bolt and the flange is different, such as the thermal expansion coefficient of stainless steel at 50°C (16.51×10-5/ ℃) is larger than the thermal expansion coefficient of carbon steel (11.12×10-5/℃). After the device is heated up, when the expansion of the flange is smaller than the expansion of the bolt, after the deformation is coordinated, the elongation of the bolt decreases, causing the force of the bolt to decrease. If there is any looseness, it may cause leakage in the flange joint. Therefore, when the high-temperature equipment flange and pipe flange are connected, especially the thermal expansion coefficients of the flange and bolt materials are different, the thermal expansion coefficients of the two materials should be as close as possible.
Iš (1) matyti, kad austenitinio nerūdijančio plieno, pvz., 304 ir 316, mechaninis stiprumas yra mažas, o kambario temperatūros išeigos stipris 304 yra tik 205MPa, o 316 - tik 210MPa. Todėl, siekiant pagerinti varžtų atsipalaidavimo ir nuovargio gebėjimą, imamasi priemonių montavimo varžtų varžtų jėgai padidinti. Pavyzdžiui, kai tolesniame forume naudojama maksimali montavimo varžto jėga, reikalaujama, kad montavimo varžtų įtempis pasiektų 70% varžto medžiagos išeigos stiprumo , todėl reikia pagerinti varžto medžiagos stiprumo laipsnį ir naudoti didelio stiprumo arba vidutinio stiprumo legiruotojo plieno varžtų medžiagas. Akivaizdu, kad, išskyrus ketaus, nemetalinius flanšus ar guminius tarpiklius, pusiau metaliniams ir metaliniams tarpikliams su aukštesnio slėgio flanšais arba tarpikliais, turinčiais didesnį įtempį, varžtai, pagaminti iš mažo stiprumo medžiagų, tokių kaip 304 ir 316, dėl varžto jėgos Nepakanka, kad atitiktų sandarinimo reikalavimus.
Čia reikia atkreipti ypatingą dėmesį į tai, kad Amerikos nerūdijančio plieno varžtų medžiagų standarte 304 ir 316 turi dvi kategorijas: B8 Cl.1 ir B8 Cl.2 iš 304 ir B8M Cl.1 ir B8M Cl.2 iš 316. Cl.1 yra kietas tirpalas, apdorotas karbidais, o Cl.2, be kieto tirpalo, apdorojamas įtampą stiprinančiu būdu. Nors nėra esminio cheminio atsparumo skirtumo tarp B8 Cl.2 ir B8 Cl.1, B8 Cl.2 mechaninis stiprumas yra žymiai pagerintas, palyginti su B8 Cl.1, pvz., B8 Cl.2, kurio skersmuo yra 3/4" Varžto medžiagos išeigos stipris yra 550MPa, o visų skersmenų B8 Cl.1 varžto medžiagos išeigos stipris yra tik 205MPa, skirtumas tarp šių dviejų yra daugiau nei du kartus. Buitinių varžtų medžiagų standartai 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316) ir B8 Cl.1 yra lygiaverčiai B8M Cl.1. [Pastaba: varžto medžiaga S30408 GB / T 150.3 "Slėgio indo trečiosios dalies konstrukcija" yra lygiavertė B8 Cl.2; S31608 atitinka B8M Cl.1.
Atsižvelgiant į pirmiau nurodytas priežastis, GB / T 150.3 ir GB / T38343 "Flanšų jungčių montavimo techniniai reglamentai" nustato, kad slėginės įrangos flanšuose ir vamzdžių flanšų jungtyse nerekomenduojama naudoti įprastų 304 (B8 Cl.1) ir 316 (B8M Cl. . 1) Medžiagų varžtai, ypač esant aukštai temperatūrai ir sunkioms ciklo sąlygoms, turėtų būti pakeisti B8 Cl.2 (S30408) ir B8M Cl.2, kad būtų išvengta mažos montavimo varžto jėgos.
Verta paminėti, kad kai naudojamos mažo stiprumo varžtų medžiagos, tokios kaip 304 ir 316, net ir montavimo etape, nes sukimo momentas nėra kontroliuojamas, varžtas galėjo viršyti medžiagos išeigos stiprumą arba net lūžti. Natūralu, kad jei slėgio bandymo ar eksploatavimo pradžios metu atsiranda nuotėkis, net jei varžtai ir toliau priveržiami, varžto jėga nepadidės ir nuotėkio negalima sustabdyti. Be to, šie varžtai negali būti pakartotinai naudojami po išmontavimo, nes varžtai buvo nuolat deformuoti, o varžtų skerspjūvio dydis tapo mažesnis, o po pakartotinio montavimo jie yra linkę sulūžti.
(1) Kokie yra pagrindiniai 304, 304L, 316 ir 316L medžiagų skirtumai?
304, 304L, 316 ir 316L yra nerūdijančio plieno rūšys, dažniausiai naudojamos flanšinėse jungtyse, įskaitant flanšus, sandarinimo elementus ir tvirtinimo elementus.
304, 304L, 316 ir 316L yra Amerikos medžiagų standarto (ANSI arba ASTM) nerūdijančio plieno rūšies pavadinimai, priklausantys 300 austenitinio nerūdijančio plieno serijai. Vidaus medžiagų standartus (GB / T) atitinkančios rūšys yra 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Šis nerūdijančio plieno tipas paprastai bendrai vadinamas 18-8 nerūdijančiu plienu.
1, 304, 304L, 316 ir 316L lentelės turi skirtingas fizines, chemines ir mechanines savybes dėl lydinių elementų ir kiekių. Palyginti su įprastu nerūdijančiu plienu, jie turi gerą atsparumą korozijai, atsparumą karščiui ir apdorojimo efektyvumą. 304L atsparumas korozijai yra panašus į 304, tačiau kadangi 304L anglies kiekis yra mažesnis nei 304, jo atsparumas tarpkristalinei korozijai yra stipresnis. 316 ir 316L yra molibdeno turintys nerūdijantys plienai. Dėl molibdeno pridėjimo jų atsparumas korozijai ir atsparumas karščiui yra geresni nei 304 ir 304L. Taip pat, kadangi 316L anglies kiekis yra mažesnis nei 316, jo gebėjimas atsispirti kristalų korozijai yra geresnis. Austenitiniai nerūdijantys plienai, tokie kaip 304, 304L, 316 ir 316L, turi mažą mechaninį stiprumą. Kambario temperatūros išeigos stipris 304 yra 205MPa, 304L yra 170MPa; kambario temperatūros išeigos stipris 316 yra 210MPa, o 316L - 200MPa. Todėl iš jų pagaminti varžtai priklauso mažo stiprumo varžtams.
1 lentelė Anglies kiekis, % Kambario temperatūros išeigos stipris, MPa Rekomenduojama maksimali aptarnavimo temperatūra, °C
304 ≤0.08 205 816
304L ≤0.03 170 538
316 ≤0.08 210 816
316L ≤0.03 200 538
(2) Kodėl flanšų jungtyse neturėtų būti naudojami tokių medžiagų kaip 304 ir 316 varžtai?
Kaip minėta ankstesnėse paskaitose, flanšo jungtis, pirma, atskiria dviejų flanšų sandarinimo paviršius dėl vidinio slėgio poveikio, dėl kurio atitinkamai sumažėja tarpiklio įtempis, ir, antra, varžto jėgos atsipalaidavimas dėl tarpiklio šliaužimo atsipalaidavimo arba paties varžto šliaužimo aukštoje temperatūroje , Taip pat sumažina tarpiklio įtempį, kad flanšo jungtis nutekėtų ir sugestų.
Iš tikrųjų veikiant, varžto jėgos atpalaidavimas yra neišvengiamas, o pradinė priveržimo varžto jėga laikui bėgant visada sumažės. Ypač flanšų jungtims esant aukštai temperatūrai ir sunkioms ciklo sąlygoms, po 10 000 darbo valandų varžto apkrovos nuostoliai dažnai viršys 50%, o tai susilpnės tęsiant laiką ir didėjant temperatūrai.
When the flange and the bolt are made of different materials, especially when the flange is made of carbon steel and the bolt is made of stainless steel, the coefficient of thermal expansion 2 of the material of the bolt and the flange is different, such as the thermal expansion coefficient of stainless steel at 50°C (16.51×10-5/ ℃) is larger than the thermal expansion coefficient of carbon steel (11.12×10-5/℃). After the device is heated up, when the expansion of the flange is smaller than the expansion of the bolt, after the deformation is coordinated, the elongation of the bolt decreases, causing the force of the bolt to decrease. If there is any looseness, it may cause leakage in the flange joint. Therefore, when the high-temperature equipment flange and pipe flange are connected, especially the thermal expansion coefficients of the flange and bolt materials are different, the thermal expansion coefficients of the two materials should be as close as possible.
Iš (1) matyti, kad austenitinio nerūdijančio plieno, pvz., 304 ir 316, mechaninis stiprumas yra mažas, o kambario temperatūros išeigos stipris 304 yra tik 205MPa, o 316 - tik 210MPa. Todėl, siekiant pagerinti varžtų atsipalaidavimo ir nuovargio gebėjimą, imamasi priemonių montavimo varžtų varžtų jėgai padidinti. Pavyzdžiui, kai tolesniame forume naudojama maksimali montavimo varžto jėga, reikalaujama, kad montavimo varžtų įtempis pasiektų 70% varžto medžiagos išeigos stiprumo , todėl reikia pagerinti varžto medžiagos stiprumo laipsnį ir naudoti didelio stiprumo arba vidutinio stiprumo legiruotojo plieno varžtų medžiagas. Akivaizdu, kad, išskyrus ketaus, nemetalinius flanšus ar guminius tarpiklius, pusiau metaliniams ir metaliniams tarpikliams su aukštesnio slėgio flanšais arba tarpikliais, turinčiais didesnį įtempį, varžtai, pagaminti iš mažo stiprumo medžiagų, tokių kaip 304 ir 316, dėl varžto jėgos Nepakanka, kad atitiktų sandarinimo reikalavimus.
Čia reikia atkreipti ypatingą dėmesį į tai, kad Amerikos nerūdijančio plieno varžtų medžiagų standarte 304 ir 316 turi dvi kategorijas: B8 Cl.1 ir B8 Cl.2 iš 304 ir B8M Cl.1 ir B8M Cl.2 iš 316. Cl.1 yra kietas tirpalas, apdorotas karbidais, o Cl.2, be kieto tirpalo, apdorojamas įtampą stiprinančiu būdu. Nors nėra esminio cheminio atsparumo skirtumo tarp B8 Cl.2 ir B8 Cl.1, B8 Cl.2 mechaninis stiprumas yra žymiai pagerintas, palyginti su B8 Cl.1, pvz., B8 Cl.2, kurio skersmuo yra 3/4" Varžto medžiagos išeigos stipris yra 550MPa, o visų skersmenų B8 Cl.1 varžto medžiagos išeigos stipris yra tik 205MPa, skirtumas tarp šių dviejų yra daugiau nei du kartus. Buitinių varžtų medžiagų standartai 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316) ir B8 Cl.1 yra lygiaverčiai B8M Cl.1. [Pastaba: varžto medžiaga S30408 GB / T 150.3 "Slėgio indo trečiosios dalies konstrukcija" yra lygiavertė B8 Cl.2; S31608 atitinka B8M Cl.1.
Atsižvelgiant į pirmiau nurodytas priežastis, GB / T 150.3 ir GB / T38343 "Flanšų jungčių montavimo techniniai reglamentai" nustato, kad slėginės įrangos flanšuose ir vamzdžių flanšų jungtyse nerekomenduojama naudoti įprastų 304 (B8 Cl.1) ir 316 (B8M Cl. . 1) Medžiagų varžtai, ypač esant aukštai temperatūrai ir sunkioms ciklo sąlygoms, turėtų būti pakeisti B8 Cl.2 (S30408) ir B8M Cl.2, kad būtų išvengta mažos montavimo varžto jėgos.
Verta paminėti, kad kai naudojamos mažo stiprumo varžtų medžiagos, tokios kaip 304 ir 316, net ir montavimo etape, nes sukimo momentas nėra kontroliuojamas, varžtas galėjo viršyti medžiagos išeigos stiprumą arba net lūžti. Natūralu, kad jei slėgio bandymo ar eksploatavimo pradžios metu atsiranda nuotėkis, net jei varžtai ir toliau priveržiami, varžto jėga nepadidės ir nuotėkio negalima sustabdyti. Be to, šie varžtai negali būti pakartotinai naudojami po išmontavimo, nes varžtai buvo nuolat deformuoti, o varžtų skerspjūvio dydis tapo mažesnis, o po pakartotinio montavimo jie yra linkę sulūžti.