Brtvljenje prirubnice - Zašto se 304 materijala ne preporučuje za vijke?
Kada se prirubnice od ugljičnog čelika ili nehrđajućeg čelika koriste s 304 materijalna vijka u brtvljenju prirubnice, tijekom rada često se javljaju problemi s propuštanjem. Ovo predavanje će napraviti kvalitativnu analizu toga. (1) Koje su osnovne razlike između materijala od 304, 304L, 316 i 316L?
304, 304L, 316 i 316L su vrste nehrđajućeg čelika koje se obično koriste u prirubnicama, uključujući prirubnice, brtvene elemente i pričvršćivače.
304, 304L, 316 i 316L oznake su od nehrđajućeg čelika američkog standarda za materijale (ANSI ili ASTM), koje pripadaju seriji 300 austenitnih nehrđajućih čelika. Ocjene koje odgovaraju domaćim standardima materijala (GB/T) su 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Ova vrsta nehrđajućeg čelika obično se zajednički naziva 18-8 nehrđajućeg čelika.
Vidjeti tablicu 1., 304., 304L., 316. i 316.L imaju različita fizička, kemijska i mehanička svojstva zbog dodavanja legirajućih elemenata i količina. U usporedbi s običnim nehrđajućim čelikom, imaju dobru otpornost na koroziju, otpornost na toplinu i performanse obrade. Otpornost na koroziju od 304L slična je onoj od 304, ali budući da je sadržaj ugljika od 304L niži od sadržaja 304, njegova otpornost na intergranularnu koroziju je jača. 316 i 316L su nehrđajući čelici koji sadrže molibden. Zbog dodavanja molibdena, njihova otpornost na koroziju i otpornost na toplinu bolji su od onih od 304 i 304L. Na isti način, jer je sadržaj ugljika od 316L niži od sadržaja 316, njegova sposobnost da se odupre kristalnoj koroziji je bolja. Austenitni nehrđajući čelici kao što su 304, 304L, 316 i 316L imaju nisku mehaničku čvrstoću. Snaga prinosa sobne temperature od 304 je 205MPa, 304L je 170MPa; snaga prinosa sobne temperature od 316 je 210MPa, a 316L je 200MPa. Stoga vijci izrađeni od njih pripadaju vijcima niske čvrstoće.
Tablica 1 Sadržaj ugljika, % Čvrstoća prinosa sobne temperature, MPa Preporučena maksimalna radna temperatura, °C
304 ≤0.08 205 816
304L ≤0.03 170 538
316 ≤0.08 210 816
316L ≤0.03 200 538(2) Zašto prirubnice ne bi trebali koristiti vijke od materijala kao što su 304 i 316?
Kao što je spomenuto u prethodnim predavanjima, spoj prirubnice najprije odvaja brtvene površine dviju prirubnica zbog djelovanja unutarnjeg tlaka, što rezultira odgovarajućim smanjenjem naprezanja brtve, a drugo, opuštanjem sile vijka zbog puzanja opuštanja brtve ili puzanja samog vijka na visokoj temperaturi, Također smanjuje naprezanje brtve, tako da spoj prirubnice curi i ne uspijeva.
U stvarnom radu, opuštanje sile vijka je neizbježno, a početna sila zatezanja vijka uvijek će s vremenom pasti. Posebno za spojeve prirubnica u uvjetima visoke temperature i teškog ciklusa, nakon 10.000 sati rada, gubitak opterećenja vijka često će prelaziti 50%, a smanjit će se s nastavkom vremena i povećanjem temperature.
Kada su prirubnica i vijak izrađeni od različitih materijala, posebno kada je prirubnica izrađena od ugljičnog čelika, a vijak je izrađen od nehrđajućeg čelika, koeficijent toplinskog širenja 2 materijala vijka i prirubnice je različit, kao što je koeficijent toplinskog širenja nehrđajućeg čelika na 50 ° C (16,51×10-5 / °C) veći od koeficijenta toplinskog širenja ugljičnog čelika (11,12×10-5/°C). Nakon zagrijavanja uređaja, kada je širenje prirubnice manje od širenja vijka, nakon što je deformacija koordinirana, produljenje vijka se smanjuje, uzrokujući smanjenje sile vijka. Ako postoji bilo kakva labavost, to može uzrokovati curenje u prirubničkom zglobu. Stoga, kada su spojene prirubnice visokotemperaturne opreme i prirubnice cijevi, posebno koeficijenti toplinskog širenja prirubnice i vijčanih materijala različiti, koeficijenti toplinskog širenja dvaju materijala trebaju biti što bliži.
Iz (1) se može vidjeti da je mehanička čvrstoća austenitnog nehrđajućeg čelika kao što su 304 i 316 niska, a čvrstoća prinosa sobne temperature od 304 samo 205MPa, a ona od 316 samo 210MPa. Stoga, kako bi se poboljšala sposobnost vijaka protiv opuštanja i protiv zamora, poduzimaju se mjere za povećanje sile vijka instalacijskih vijaka. Na primjer, kada se na daljnjem forumu koristi maksimalna sila ugradnje vijka, potrebno je da naprezanje instalacijskih vijaka dosegne 70% čvrstoće čvrstoće vijčanog materijala , tako da se mora poboljšati stupanj čvrstoće materijala vijka i koristiti materijale od čeličnih vijaka visoke čvrstoće ili srednje čvrstoće. Očito, osim za lijevano željezo, nemetalne prirubnice ili gumene brtve, za polumetalne i metalne brtve s prirubnicama višeg tlaka ili brtve s većim naprezanjem, vijke izrađene od materijala male čvrstoće kao što su 304 i 316, zbog sile vijka Nije dovoljno da zadovolji zahtjeve brtvljenja. Ono što ovdje treba posvetiti posebnu pozornost je da u američkom standardu materijala za vijke od nehrđajućeg čelika 304 i 316 imaju dvije kategorije, a to su B8 Cl.1 i B8 Cl.2 od 304 i B8M Cl.1 i B8M Cl.2 od 316. Cl.1 je čvrsta otopina tretirana karbidima, dok se Cl.2 podvrgava tretmanu jačanja naprezanja uz tretman čvrstom otopinom. Iako ne postoji temeljna razlika u kemijskoj otpornosti između B8 Cl.2 i B8 Cl.1, mehanička čvrstoća B8 Cl.2 znatno je poboljšana u odnosu na B8 Cl.1, kao što je B8 Cl.2 promjera 3/4" Čvrstoća prinosa vijčanog materijala je 550MPa, dok je čvrstoća prinosa materijala vijka B8 Cl.1 svih promjera samo 205MPa, Razlika između njih je više od dva puta. Standardi materijala za domaće vijke 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316) i B8 Cl.1 ekvivalentni su B8M Cl.1. [Napomena: Materijal vijka S30408 u GB / T 150.3 "Dizajn tlačne posude treći dio" ekvivalentan je B8 Cl.2; S31608 je ekvivalentan B8M Cl.1.
S obzirom na gore navedene razloge, GB / T 150.3 i GB / T38343 "Tehnički propisi za ugradnju prirubnice" propisuju da se prirubnice tlačne opreme i spojeva prirubnica cijevi ne preporučuju za uporabu uobičajenih 304 (B8 Cl.1) i 316 (B8M Cl. . 1) Vijke materijala, posebno u uvjetima visoke temperature i teškog ciklusa, treba zamijeniti B8 Cl.2 (S30408) i B8M Cl.2 kako bi se izbjegla niska sila instalacijskog vijka.
Važno je napomenuti da kada se koriste vijčani materijali niske čvrstoće kao što su 304 i 316, čak i tijekom faze ugradnje, jer se okretni moment ne kontrolira, vijak je možda premašio čvrstoću prinosa materijala ili čak puknuo. Naravno, ako dođe do curenja tijekom ispitivanja tlaka ili početka rada, čak i ako se vijci nastave stezati, sila vijka neće ići gore i curenje se ne može zaustaviti. Osim toga, ovi vijci se ne mogu ponovno koristiti nakon rastavljanja, jer su vijci podvrgnuti trajnoj deformaciji, a veličina poprečnog presjeka vijaka postala je manja i skloni su lomu nakon ponovne ugradnje.
