Σφράγιση αρμών φλάντζας - Γιατί δεν συνιστάται υλικό 304 για μπουλόνια;
Όταν χρησιμοποιούνται φλάντζες από ανθρακούχο χάλυβα ή ανοξείδωτο χάλυβα με βίδες υλικού 304 στη στεγανοποίηση αρμών φλάντζας, συχνά εμφανίζονται προβλήματα διαρροής κατά τη λειτουργία. Αυτή η διάλεξη θα κάνει μια ποιοτική ανάλυση αυτού. (1) Ποιες είναι οι βασικές διαφορές μεταξύ των υλικών 304, 304L, 316 και 316L;
Τα 304, 304L, 316 και 316L είναι οι ποιότητες ανοξείδωτου χάλυβα που χρησιμοποιούνται συνήθως σε φλαντζωτούς αρμούς, συμπεριλαμβανομένων των φλαντζών, των στοιχείων στεγανοποίησης και των συνδετήρων.
304, 304L, 316 και 316L είναι οι ονομασίες ποιότητας ανοξείδωτου χάλυβα του αμερικανικού προτύπου υλικών (ANSI ή ASTM), οι οποίες ανήκουν στη σειρά 300 ωστενιτικών ανοξείδωτων χαλύβων. Οι ποιότητες που αντιστοιχούν στα εγχώρια πρότυπα υλικών (GB / T) είναι 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Αυτός ο τύπος ανοξείδωτου χάλυβα αναφέρεται συνήθως συλλογικά ως ανοξείδωτος χάλυβας 18-8.
Βλέπε πίνακα 1, 304, 304L, 316 και 316L έχουν διαφορετικές φυσικές, χημικές και μηχανικές ιδιότητες λόγω της προσθήκης στοιχείων και ποσοτήτων κράματος. Σε σύγκριση με τον συνηθισμένο ανοξείδωτο χάλυβα, έχουν καλή αντοχή στη διάβρωση, αντοχή στη θερμότητα και απόδοση επεξεργασίας. Η αντοχή 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 αντοχή του στη διακοκκώδη διάβρωση είναι ισχυρότερη. Τα 316 και 316L είναι ανοξείδωτοι χάλυβες που περιέχουν μολυβδαίνιο. Λόγω της προσθήκης μολυβδαινίου, η αντοχή τους στη διάβρωση και η αντοχή στη θερμότητα είναι καλύτερες από αυτές των 304 και 304L. Με τον ίδιο τρόπο, επειδή η περιεκτικότητα σε άνθρακα του 316L είναι χαμηλότερη από αυτή του 316, η ικανότητά του να αντιστέκεται στη διάβρωση κρυστάλλων είναι καλύτερη. Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες όπως 304, 304L, 316 και 316L έχουν χαμηλή μηχανική αντοχή. Η ισχύς απόδοσης θερμοκρασίας δωματίου 304 είναι 205MPa, 304L είναι 170MPa. η ισχύς απόδοσης θερμοκρασίας δωματίου 316 είναι 210MPa και 316L είναι 200MPa. Επομένως, τα μπουλόνια που κατασκευάζονται από αυτά ανήκουν στα μπουλόνια χαμηλής αντοχής.
Πίνακας 1 Περιεκτικότητα σε άνθρακα, % Αντοχή διαρροής θερμοκρασίας δωματίου, MPa Συνιστώμενη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας, °C
304 ≤0,08 205 816
304L ≤0.03 170 538
316 ≤0,08 210 816
316L ≤0.03 200 538(2) Γιατί οι σύνδεσμοι φλάντζας δεν πρέπει να χρησιμοποιούν μπουλόνια υλικών όπως 304 και 316;
Όπως αναφέρθηκε στις προηγούμενες διαλέξεις, ο σύνδεσμος φλάντζας διαχωρίζει πρώτον τις επιφάνειες στεγανοποίησης των δύο φλαντζών λόγω της δράσης της εσωτερικής πίεσης, με αποτέλεσμα την αντίστοιχη μείωση της τάσης του παρεμβύσματος και, δεύτερον, τη χαλάρωση της δύναμης του μπουλονιού λόγω της χαλάρωσης ερπυσμού του παρεμβύσματος ή της ερπυσμού του ίδιου του μπουλονιού σε υψηλή θερμοκρασία , Μειώνει επίσης την τάση του παρεμβύσματος, έτσι ώστε ο σύνδεσμος φλάντζας να διαρρέει και να αποτυγχάνει.
Στην πραγματική λειτουργία, η χαλάρωση της δύναμης του μπουλονιού είναι αναπόφευκτη και η αρχική δύναμη του μπουλονιού σύσφιξης θα μειώνεται πάντα με την πάροδο του χρόνου. Ειδικά για αρμούς φλάντζας υπό υψηλές θερμοκρασίες και δύσκολες συνθήκες κύκλου, μετά από 10.000 ώρες λειτουργίας, η απώλεια φορτίου μπουλονιού θα υπερβαίνει συχνά το 50% και θα εξασθενεί με τη συνέχιση του χρόνου και την αύξηση της θερμοκρασίας.
Όταν η φλάντζα και το μπουλόνι είναι κατασκευασμένα από διαφορετικά υλικά, ειδικά όταν η φλάντζα είναι κατασκευασμένη από ανθρακούχο χάλυβα και το μπουλόνι από ανοξείδωτο χάλυβα, ο συντελεστής θερμικής διαστολής 2 του υλικού του μπουλονιού και της φλάντζας είναι διαφορετικός, όπως ο συντελεστής θερμικής διαστολής του ανοξείδωτου χάλυβα στους 50°C (16,51×10-5/°C) είναι μεγαλύτερος από τον συντελεστή θερμικής διαστολής του ανθρακούχου χάλυβα (11,12×10-5/°C). Αφού θερμανθεί η συσκευή, όταν η επέκταση της φλάντζας είναι μικρότερη από την επέκταση του μπουλονιού, μετά τον συντονισμό της παραμόρφωσης, η επιμήκυνση του μπουλονιού μειώνεται, προκαλώντας μείωση της δύναμης του μπουλονιού. Εάν υπάρχει χαλάρωση, μπορεί να προκαλέσει διαρροή στην άρθρωση της φλάντζας. Επομένως, όταν συνδέεται η φλάντζα εξοπλισμού υψηλής θερμοκρασίας και η φλάντζα σωλήνων, ειδικά οι συντελεστές θερμικής διαστολής των υλικών φλάντζας και μπουλονιού είναι διαφορετικοί, οι συντελεστές θερμικής διαστολής των δύο υλικών πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά.
Μπορεί να φανεί από το (1) ότι η μηχανική αντοχή του ωστενιτικού ανοξείδωτου χάλυβα όπως 304 και 316 είναι χαμηλή και η αντοχή διαρροής θερμοκρασίας δωματίου 304 είναι μόνο 205MPa και αυτή του 316 είναι μόνο 210MPa. Επομένως, προκειμένου να βελτιωθεί η ικανότητα κατά της χαλάρωσης και κατά της κόπωσης των μπουλονιών, λαμβάνονται μέτρα για την αύξηση της δύναμης του μπουλονιού των μπουλονιών εγκατάστασης. Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιείται η μέγιστη δύναμη μπουλονιού εγκατάστασης στο φόρουμ παρακολούθησης, απαιτείται η τάση των μπουλονιών εγκατάστασης να φτάσει το 70% της αντοχής διαρροής του υλικού μπουλονιού , έτσι ώστε να βελτιωθεί ο βαθμός αντοχής του υλικού μπουλονιού και να χρησιμοποιηθούν υλικά μπουλονιών από κράμα χάλυβα υψηλής αντοχής ή μέσης αντοχής. Προφανώς, εκτός από χυτοσίδηρο, μη μεταλλικές φλάντζες ή ελαστικά παρεμβύσματα, για ημιμεταλλικά και μεταλλικά παρεμβύσματα με φλάντζες υψηλότερης πίεσης ή παρεμβύσματα με μεγαλύτερη τάση, μπουλόνια κατασκευασμένα από υλικά χαμηλής αντοχής όπως 304 και 316, λόγω δύναμης μπουλονιού Δεν αρκεί για να καλύψει τις απαιτήσεις στεγανοποίησης. Αυτό που χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή εδώ είναι ότι στο αμερικανικό πρότυπο υλικού από ανοξείδωτο χάλυβα, τα 304 και 316 έχουν δύο κατηγορίες, δηλαδή B8 Cl.1 και B8 Cl.2 του 304 και B8M Cl.1 και B8M Cl.2 του 316. Το Cl.1 είναι στερεό διάλυμα επεξεργασμένο με καρβίδια, ενώ το Cl.2 υποβάλλεται σε επεξεργασία ενίσχυσης του στελέχους εκτός από την επεξεργασία στερεού διαλύματος. Αν και δεν υπάρχει θεμελιώδης διαφορά στη χημική αντίσταση μεταξύ B8 Cl.2 και B8 Cl.1, η μηχανική αντοχή του B8 Cl.2 βελτιώνεται σημαντικά σε σχέση με το B8 Cl.1, όπως το B8 Cl.2 με διάμετρο 3/4" Η αντοχή διαρροής του υλικού του μπουλονιού είναι 550MPa, ενώ η αντοχή διαρροής του υλικού μπουλονιού B8 Cl.1 όλων των διαμέτρων είναι μόνο 205MPa, Η διαφορά μεταξύ των δύο είναι περισσότερο από δύο φορές. Τα πρότυπα υλικού οικιακού μπουλονιού 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316) και B8 Cl.1 είναι ισοδύναμα με το B8M Cl.1. [Σημείωση: Το υλικό μπουλονιού S30408 σε GB / T 150.3 "Σχεδιασμός δοχείου πίεσης μέρος τρία" είναι ισοδύναμο με το B8 Cl.2. Το S31608 είναι ισοδύναμο με το B8M Cl.1.
Λαμβάνοντας υπόψη τους παραπάνω λόγους, τα GB / T 150.3 και GB / T38343 "Τεχνικοί κανονισμοί για την εγκατάσταση αρμών φλάντζας" ορίζουν ότι οι φλάντζες του εξοπλισμού υπό πίεση και των συνδέσμων φλάντζας σωλήνων δεν συνιστώνται να χρησιμοποιούν τα συνήθη 304 (B8 Cl.1) και 316 (B8M Cl. . 1) Τα μπουλόνια των υλικών, ειδικά σε υψηλές θερμοκρασίες και δύσκολες συνθήκες κύκλου, πρέπει να αντικατασταθούν με B8 Cl.2 (S30408) και B8M Cl.2 για να αποφευχθεί η χαμηλή δύναμη του μπουλονιού εγκατάστασης.
Αξίζει να σημειωθεί ότι όταν χρησιμοποιούνται υλικά μπουλονιών χαμηλής αντοχής όπως 304 και 316, ακόμη και κατά τη διάρκεια του σταδίου εγκατάστασης, επειδή η ροπή δεν ελέγχεται, το μπουλόνι μπορεί να έχει υπερβεί την αντοχή διαρροής του υλικού ή ακόμα και να έχει σπάσει. Φυσικά, εάν παρουσιαστεί διαρροή κατά τη διάρκεια της δοκιμής πίεσης ή της έναρξης λειτουργίας, ακόμη και αν τα μπουλόνια συνεχίσουν να σφίγγονται, η δύναμη του μπουλονιού δεν θα αυξηθεί και η διαρροή δεν μπορεί να σταματήσει. Επιπλέον, αυτά τα μπουλόνια δεν μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν μετά την αποσυναρμολόγηση, επειδή τα μπουλόνια έχουν υποστεί μόνιμη παραμόρφωση και το μέγεθος διατομής των μπουλονιών έχει γίνει μικρότερο και είναι επιρρεπή σε θραύση μετά την επανεγκατάσταση.
