Flanšo jungčių sandarinimas - kodėl varžtams nerekomenduojama naudoti 304 medžiagos?
Kai naudojami anglinio plieno arba nerūdijančio plieno flanšai su 304 medžiagų varžtais flanšo 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 nerūdijančio plieno amerikos medžiagų standarto (ANSI arba ASTM) pavadinimai, priklausantys 300 austenitinio nerūdijančio plieno serijai. Klasės, atitinkančios vietinių medžiagų standartus (GB / T), yra 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Šio tipo nerūdijantis plienas paprastai bendrai vadinamas 18-8 nerūdijančiu plienu.
1, 304, 304L, 316 ir 316L lentelėse yra skirtingos fizinės, cheminės ir mechaninės savybės, nes pridedama 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 geresnis nei 304 ir 304L. Taip pat, kadangi 316L anglies kiekis yra mažesnis nei 316, jo gebėjimas atsispirti kristalų korozijai yra geresnis. Austenitinis nerūdijantis plienas, pvz., 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 yra 200MPa. Todėl iš jų pagaminti varžtai priklauso mažo stiprumo varžtams.
1 lentelė Anglies kiekis, % Kambario temperatūros išeigos stipris, MPa rekomenduojama didžiausia eksploatavimo 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 pirmiausia atskiria dviejų flanšų sandarinimo paviršius dėl vidinio slėgio veikimo, todėl atitinkamai sumažėja tarpiklio įtempis, ir, antra, varžto jėgos atsipalaidavimas dėl tarpiklio šliaužimo arba paties varžto šliaužimo aukštoje temperatūroje, Taip pat sumažina tarpiklio įtempį, todėl flanšo jungtis nuteka ir sugenda.
Faktiniame veikime varžto jėgos atsipalaidavimas 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 varžtų apkrovos nuostoliai dažnai viršys 50%, o jis susilpnės tęsiant laikui ir didėjant temperatūrai.
Kai flanšas ir varžtas yra pagaminti iš skirtingų medžiagų, ypač kai flanšas pagamintas iš anglinio plieno, o varžtas pagamintas iš nerūdijančio plieno, varžto medžiagos ir flanšo šiluminio plėtimosi koeficientas 2 yra skirtingas, pvz., Nerūdijančio plieno šiluminio plėtimosi koeficientas 50 °C temperatūroje (16,51×10–5 / °C) yra didesnis nei anglinio plieno šiluminio plėtimosi koeficientas (11.12×10-5/°C). Įšilus prietaisui, kai flanšo išsiplėtimas yra mažesnis nei varžto išsiplėtimas, po to, kai deformacija yra suderinta, varžto pailgėjimas mažėja, todėl varžto jėga mažėja. Jei yra laisvumas, tai gali sukelti nuotėkį flanšo jungtyje. Todėl, kai sujungiamas aukštos temperatūros įrangos flanšas ir vamzdžių flanšas, ypač flanšo ir varžtų medžiagų šiluminio plėtimosi koeficientai yra skirtingi, abiejų medžiagų šiluminio plėtimosi koeficientai turėtų būti kuo artimesni.
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 gebėjimą atsipalaiduoti ir nuo nuovargio, imamasi priemonių padidinti montavimo varžtų varžtų jėgą. 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, nemetalinių flanšų ar guminių tarpiklių, pusiau metalinių ir metalinių tarpiklių su aukštesnio slėgio flanšais arba tarpiklių su didesniu įtempiu, varžtus, pagamintus 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, būtent 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, gydomas ir padermę. Nors tarp B8 Cl.2 ir B8 Cl.1 nėra esminio cheminio atsparumo skirtumo, B8 Cl.2 mechaninis stiprumas yra žymiai geresnis, 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 trečios dalies konstrukcija" yra lygiavertė B8 Cl.2; S31608 atitinka B8M Cl.1.
Atsižvelgiant į pirmiau nurodytas priežastis, GB / T 150.3 ir GB / T38343 "Flanšo jungčių įrengimo techniniai reglamentai" nustato, kad slėginės įrangos ir vamzdžių jungčių jungčių flanšuose 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 pažymėti, kad kai naudojamos mažo stiprumo varžtų medžiagos, tokios kaip 304 ir 316, net montavimo etape, nes sukimo momentas nėra kontroliuojamas, varžtas gali viršyti medžiagos išeigos stiprumą arba net lūžti. Natūralu, kad jei slėgio bandymo ar veikimo pradžios metu atsiranda nuotėkis, net jei varžtai ir toliau bus priveržti, varžto jėga nepadidės ir nuotėkio negalima sustabdyti. Be to, šie varžtai negali būti pakartotinai naudojami po to, kai jie buvo išmontuoti, nes varžtai patyrė nuolatinę deformaciją, o varžtų skerspjūvio dydis tapo mažesnis, o po pakartotinio montavimo jie yra linkę sulūžti.
