Atloku savienojumu blīvēšana - Kāpēc 304 materiāls nav ieteicams skrūvēm?
Ja oglekļa tērauda vai nerūsējošā tērauda atloki tiek izmantoti ar 304 materiāla skrūvēm atloku savienojuma blīvējumā, darbības laikā bieži rodas noplūdes problēmas. Šajā lekcijā tiks veikta kvalitatīva analīze par to. (1) Kādas ir galvenās atšķirības starp 304, 304L, 316 un 316L materiāliem?
304, 304L, 316 un 316L ir nerūsējošā tērauda markas, ko parasti izmanto atloku savienojumos, ieskaitot atlokus, blīvējuma elementus un stiprinājumus.
304, 304L, 316 un 316L ir nerūsējošā tērauda klases apzīmējumi American Standard for Materials (ANSI vai ASTM), kas pieder pie 300 austenīta nerūsējošā tērauda sērijas. Kategorijas, kas atbilst vietējiem materiālu standartiem (GB / T), ir 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Šāda veida nerūsējošais tērauds parasti tiek saukts par 18-8 nerūsējošo tēraudu.
Skatīt 1. tabulu, 304, 304L, 316 un 316L ir atšķirīgas fizikālās, ķīmiskās un mehāniskās īpašības, jo ir pievienoti sakausējuma elementi un daudzumi. Salīdzinot ar parasto nerūsējošo tēraudu, tiem ir laba izturība pret koroziju, karstumizturība un apstrādes veiktspēja. 304L izturība pret koroziju ir līdzīga 304, bet, tā kā oglekļa saturs 304L ir zemāks nekā 304, tā izturība pret starpkristālu koroziju ir spēcīgāka. 316 un 316L ir molibdēnu saturoši nerūsējošie tēraudi. Pateicoties molibdēna pievienošanai, to izturība pret koroziju un karstumizturība ir labāka nekā 304 un 304L. Tādā pašā veidā, tā kā oglekļa saturs 316L ir zemāks nekā 316, tā spēja pretoties kristāla korozijai ir labāka. Austenīta nerūsējošajiem tēraudiem, piemēram, 304, 304L, 316 un 316L, ir zema mehāniskā izturība. Telpas temperatūras tecēšanas stiprums 304 ir 205MPa, 304L ir 170MPa; telpas temperatūras tecēšanas stiprums 316 ir 210MPa, un 316L ir 200MPa. Tāpēc no tām izgatavotās skrūves pieder pie zemas stiprības klases skrūvēm.
1. tabula Oglekļa saturs, % Tecēšanas stiprums telpās, MPa Ieteicamā maksimālā darba temperatūra, °C
304 ≤0,08 205 816
304L ≤0.03 170 538
316 ≤0,08 210 816
316L ≤0.03 200 538(2) Kāpēc atloku savienojumos nevajadzētu izmantot tādu materiālu skrūves kā 304 un 316?
Kā minēts iepriekšējās lekcijās, atloku savienojums, pirmkārt, iekšējā spiediena iedarbības dēļ atdala abu atloku blīvējuma virsmas, kā rezultātā attiecīgi samazinās blīves spriegums, un, otrkārt, skrūves spēka relaksācija blīves šļūdes relaksācijas vai pašas skrūves šļūdes dēļ augstā temperatūrā , arī samazina blīves spriegumu, lai atloka savienojums noplūstu un neizdotos.
Faktiskajā darbībā skrūvju spēka relaksācija ir neizbēgama, un sākotnējais pievilkšanas skrūves spēks laika gaitā vienmēr samazināsies. Īpaši atloku savienojumiem augstā temperatūrā un smagos cikla apstākļos pēc 10 000 darbības stundām skrūvju slodzes zudums bieži pārsniegs 50%, un tas vājināsies, turpinoties laikam un palielinoties temperatūrai.
Ja atloks un skrūve ir izgatavoti no dažādiem materiāliem, it īpaši, ja atloks ir izgatavots no oglekļa tērauda un skrūve ir izgatavota no nerūsējošā tērauda, skrūves un atloka materiāla termiskās izplešanās koeficients 2 ir atšķirīgs, piemēram, nerūsējošā tērauda termiskās izplešanās koeficients pie 50 ° C (16,51×10-5 / ° C) ir lielāks par oglekļa tērauda termiskās izplešanās koeficientu (11,12×10-5 / ° C). Pēc ierīces uzsildīšanas, kad atloka izplešanās ir mazāka par skrūves izplešanos, pēc deformācijas saskaņošanas skrūves pagarinājums samazinās, izraisot skrūves spēka samazināšanos. Ja ir vaļīgums, tas var izraisīt noplūdi atloka locītavā. Tāpēc, kad ir savienots augstas temperatūras aprīkojuma atloks un cauruļu atloks, jo īpaši atloku un skrūvju materiālu termiskās izplešanās koeficienti ir atšķirīgi, abu materiālu termiskās izplešanās koeficientiem jābūt pēc iespējas tuvākiem.
No (1) var redzēt, ka austenīta nerūsējošā tērauda, piemēram, 304 un 316, mehāniskā izturība ir zema, un istabas temperatūras tecēšanas izturība 304 ir tikai 205MPa, bet 316 - tikai 210MPa. Tāpēc, lai uzlabotu skrūvju pretrelaksācijas un noguruma spēju, tiek veikti pasākumi, lai palielinātu uzstādīšanas skrūvju skrūvju spēku. Piemēram, ja uzraudzības forumā tiek izmantots maksimālais uzstādīšanas skrūvju spēks, ir nepieciešams, lai uzstādīšanas skrūvju spriegums sasniegtu 70% no skrūvju materiāla ražas stiprības , lai uzlabotu skrūvju materiāla stiprības pakāpi, un tiek izmantoti augstas stiprības vai vidējas stiprības leģēta tērauda skrūvju materiāli. Acīmredzot, izņemot čugunu, nemetāliskus atlokus vai gumijas blīves, pusmetāla un metāla blīves ar augstākas spiediena pakāpes atlokiem vai blīvēm ar lielāku spriegumu, skrūves, kas izgatavotas no zemas stiprības materiāliem, piemēram, 304 un 316, skrūvju spēka dēļ Nepietiek, lai izpildītu blīvējuma prasības. Šeit īpaša uzmanība jāpievērš tam, ka amerikāņu nerūsējošā tērauda skrūvju materiāla standartā 304 un 316 ir divas kategorijas, proti, B8 Cl.1 un B8 Cl.2 no 304 un B8M Cl.1 un B8M Cl.2 no 316. Cl.1 ir ciets šķīdums, kas apstrādāts ar karbīdiem, savukārt Cl.2 papildus cietā šķīduma apstrādei tiek veikta celmu stiprinoša apstrāde. Lai gan starp B8 Cl.2 un B8 Cl.1 nav būtiskas ķīmiskās pretestības atšķirības, B8 Cl.2 mehāniskā izturība ir ievērojami uzlabota salīdzinājumā ar B8 Cl.1, piemēram, B8 Cl.2 ar diametru 3/4" Skrūvju materiāla ražas izturība ir 550MPa, savukārt visu diametru B8 Cl.1 skrūvju materiāla ražas izturība ir tikai 205MPa, atšķirība starp abiem ir vairāk nekā divas reizes. Iekšzemes skrūvju materiālu standarti 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316) un B8 Cl.1 ir līdzvērtīgi B8M Cl.1. [Piezīme: Skrūvju materiāls S30408 GB/T 150.3 "Spiedtvertnes trešās daļas konstrukcija" ir ekvivalents B8 Cl.2; S31608 ir ekvivalents B8M Cl.1.
Ņemot vērā iepriekš minētos iemeslus, GB/T 150.3 un GB/T38343 "Tehniskie noteikumi atloku kopīgai uzstādīšanai" nosaka, ka spiedieniekārtu un cauruļu atloku savienojumu atlokiem nav ieteicams izmantot parastos 304 (B8 Cl.1) un 316 (B8M Cl. 1) Materiālu skrūves, īpaši augstas temperatūras un smagos cikla apstākļos, jāaizstāj ar B8 Cl.2 (S30408) un B8M Cl.2, lai izvairītos no zema uzstādīšanas skrūvju spēka.
Ir vērts atzīmēt, ka, ja tiek izmantoti zemas stiprības skrūvju materiāli, piemēram, 304 un 316, pat uzstādīšanas posmā, jo griezes moments netiek kontrolēts, skrūve, iespējams, ir pārsniegusi materiāla ražas stiprumu vai pat saplīsusi. Protams, ja spiediena pārbaudes vai darbības sākuma laikā rodas noplūde, pat ja skrūves turpina pievilkt, skrūves spēks nepalielināsies un noplūdi nevar apturēt. Turklāt pēc izjaukšanas šīs skrūves nevar izmantot atkārtoti, jo bultskrūves ir pakļautas pastāvīgai deformācijai, un skrūvju šķērsgriezuma izmērs ir kļuvis mazāks, un pēc atkārtotas uzstādīšanas tās ir pakļautas bojājumiem.
