2022. nov. 14. kedd
Karimacsukló-tömítés - Miért nem ajánlott a 304-es anyag csavarokhoz?
Ha szénacél vagy rozsdamentes acél karimákat használnak 304 anyagcsavarral a karimás hézagtömítésben, gyakran szivárgási problémák lépnek fel működés közben. Ez az előadás ennek kvalitatív elemzését fogja elvégezni.
(1) Mi az alapvető különbség a 304, 304L, 316 és 316L anyagok között?
A 304, 304L, 316 és 316L a rozsdamentes acél minőségek, amelyeket általában karimás kötésekben használnak, beleértve a karimákat, tömítőelemeket és rögzítőket.
A 304, 304L, 316 és 316L az American Standard for Materials (ANSI vagy ASTM) rozsdamentes acél minőségű jelölései, amelyek az ausztenites rozsdamentes acélok 300-as sorozatához tartoznak. A háztartási anyagszabványoknak megfelelő minőségek (GB / T) a következők: 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Ezt a fajta rozsdamentes acélt általában együttesen 18-8 rozsdamentes acélnak nevezik.
Lásd az 1. táblázatot, a 304, 304L, 316 és 316L eltérő fizikai, kémiai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik az ötvözőelemek hozzáadása és mennyisége miatt. A szokásos rozsdamentes acélhoz képest jó korrózióállósággal, hőállósággal és feldolgozási teljesítménnyel rendelkeznek. A 304L korrózióállósága hasonló a 304-éhez, de mivel a 304L széntartalma alacsonyabb, mint a 304-é, az intergranuláris korrózióval szembeni ellenállása erősebb. A 316 és 316L molibdéntartalmú rozsdamentes acélok. A molibdén hozzáadása miatt korrózióállóságuk és hőállóságuk jobb, mint a 304 és 304L. Ugyanígy, mivel a 316L széntartalma alacsonyabb, mint a 316-é, a kristálykorróziónak való ellenálló képessége jobb. Az ausztenites rozsdamentes acélok, például a 304, 304L, 316 és 316L mechanikai szilárdsága alacsony. A 304 szobahőmérsékleti folyáshatára 205MPa, 304L 170MPa; a 316 szobahőmérsékleti folyáshatára 210MPa, a 316L pedig 200MPa. Ezért a belőlük készült csavarok az alacsony szilárdságú csavarokhoz tartoznak.
1. táblázat Széntartalom, % Szobahőmérsékleti folyáshatár, MPa Ajánlott legnagyobb üzemi hőmérséklet, °C
304 ≤0,08 205 816
304L ≤0,03 170 538
316 ≤0,08 210 816
316L ≤0,03 200 538
(2) Miért ne használhassanak karimás csatlakozások 304-es és 316-os anyagú csavarokat?
Amint azt az előző előadásokban említettük, a karimás csatlakozás először elválasztja a két karima tömítőfelületét a belső nyomás hatására, ami a tömítés feszültségének megfelelő csökkenését eredményezi, másrészt a csavarerő relaxációja a tömítés kúszási relaxációja vagy maga a csavar kúszása miatt magas hőmérsékleten , csökkenti a tömítés feszültségét is, így a karimás csukló szivárog és meghibásodik.
A tényleges működés során a csavarerő lazulása elkerülhetetlen, és a csavar kezdeti meghúzási ereje idővel mindig csökken. Különösen a karimás csatlakozások esetében magas hőmérsékleten és súlyos cikluskörülmények között, 10 000 üzemóra után a csavarterhelési veszteség gyakran meghaladja az 50% -ot, és az idő folytatásával és a hőmérséklet növekedésével csökken.
Ha a karima és a csavar különböző anyagokból készül, különösen akkor, ha a karima szénacélból készül, és a csavar rozsdamentes acélból készül, a csavar és a karima anyagának 2 hőtágulási együtthatója eltérő, például a rozsdamentes acél hőtágulási együtthatója 50 ° C-on (16,51×10-5 / ° C) nagyobb, mint a szénacél hőtágulási együtthatója (11,12×10-5/°C). A készülék felmelegedése után, amikor a karima tágulása kisebb, mint a csavar tágulása, a deformáció összehangolása után a csavar nyúlása csökken, ami a csavar erejének csökkenését okozza. Ha bármilyen lazaság van, szivárgást okozhat a karimás csatlakozásban. Ezért, ha a magas hőmérsékletű berendezés karimája és csőkarimája csatlakozik, különösen a karima és a csavaranyagok hőtágulási együtthatói eltérőek, a két anyag hőtágulási együtthatójának a lehető legközelebb kell lennie.
Az (1) -ből látható, hogy az ausztenites rozsdamentes acél, például a 304 és a 316 mechanikai szilárdsága alacsony, és a 304 szobahőmérsékleti folyáshatára csak 205 MPa, a 316-é pedig csak 210 MPa. Ezért a csavarok relaxációs és fáradtsággátló képességének javítása érdekében intézkedéseket hoznak a szerelőcsavarok csavarerejének növelésére. Például, ha a következő fórumon a maximális beépítési csavarerőt használják, akkor szükséges, hogy a szerelőcsavarok feszültsége elérje a csavaranyag folyáshatárának 70% -át, hogy a csavaranyag szilárdsági osztályát javítani kell, és nagy szilárdságú vagy közepes szilárdságú ötvözött acélcsavar anyagokat kell használni. Nyilvánvalóan, kivéve az öntöttvas, nemfémes karimák vagy gumitömítések, a félfémes és fém tömítések nagyobb nyomású karimákkal vagy nagyobb feszültségű tömítésekkel, kis szilárdságú anyagokból, például 304 és 316, a csavarerő miatt Nem elég a tömítési követelmények teljesítéséhez.
Különös figyelmet érdemel, hogy az amerikai rozsdamentes acél csavaranyag-szabványban a 304 és a 316 két kategóriába sorolható, nevezetesen a 304 B8 Cl.1 és B8 Cl.2 és a B8M Cl.1 és a B8M Cl.2 a 316-ból. A Cl.1 karbidokkal kezelt szilárd oldat, míg a Cl.2 a szilárd oldatos kezelés mellett alakváltozáserősítő kezelésen is átesik. Bár nincs alapvető különbség a kémiai ellenállásban a B8 Cl.2 és a B8 Cl.1 között, a B8 Cl.2 mechanikai szilárdsága jelentősen javult a B8 Cl.1-hez képest, mint például a B8 Cl.2 3/4" átmérővel A csavar anyagának folyáshatára 550MPa, míg az összes átmérőjű B8 Cl.1 csavaranyag folyáshatára csak 205MPa, A kettő közötti különbség több mint kétszeres. A 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316) és B8 Cl.1 háztartási csavaranyag-szabványok egyenértékűek a B8M Cl.1-gyel. [Megjegyzés: Az S30408 csavaranyag GB/T 150.3 "Nyomástartó edény harmadik részének kialakítása" esetében egyenértékű a B8 Cl.2-vel; Az S31608 egyenértékű a B8M Cl.1-gyel.
Tekintettel a fenti okokra, a GB / T 150.3 és a GB / T38343 "A karimás csatlakozások beszerelésének műszaki szabályai" előírják, hogy a nyomástartó berendezések karimái és a csőkarimás csatlakozások nem ajánlottak a szokásos 304 (B8 Cl.1) és 316 (B8M Cl. . 1) Az anyagok csavarjait, különösen magas hőmérsékleten és súlyos cikluskörülmények között, B8 Cl.2 (S30408) és B8M Cl.2 -re kell cserélni az alacsony beépítési csavarerő elkerülése érdekében.
Érdemes megjegyezni, hogy ha kis szilárdságú csavaranyagokat, például 304-et és 316-ot használnak, még a telepítési szakaszban is, mivel a nyomatékot nem szabályozzák, a csavar meghaladhatta az anyag folyáshatárát, vagy akár el is törhetett. Természetesen, ha szivárgás lép fel a nyomásvizsgálat vagy a működés megkezdése során, még akkor is, ha a csavarokat továbbra is meghúzzák, a csavarerő nem emelkedik, és a szivárgást nem lehet megállítani. Ezenkívül ezeket a csavarokat szétszerelés után nem lehet újra felhasználni, mert a csavarok állandó deformáción mentek keresztül, és a csavarok keresztmetszeti mérete kisebb lett, és az újratelepítés után hajlamosak a törésre.
(1) Mi az alapvető különbség a 304, 304L, 316 és 316L anyagok között?
A 304, 304L, 316 és 316L a rozsdamentes acél minőségek, amelyeket általában karimás kötésekben használnak, beleértve a karimákat, tömítőelemeket és rögzítőket.
A 304, 304L, 316 és 316L az American Standard for Materials (ANSI vagy ASTM) rozsdamentes acél minőségű jelölései, amelyek az ausztenites rozsdamentes acélok 300-as sorozatához tartoznak. A háztartási anyagszabványoknak megfelelő minőségek (GB / T) a következők: 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Ezt a fajta rozsdamentes acélt általában együttesen 18-8 rozsdamentes acélnak nevezik.
Lásd az 1. táblázatot, a 304, 304L, 316 és 316L eltérő fizikai, kémiai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik az ötvözőelemek hozzáadása és mennyisége miatt. A szokásos rozsdamentes acélhoz képest jó korrózióállósággal, hőállósággal és feldolgozási teljesítménnyel rendelkeznek. A 304L korrózióállósága hasonló a 304-éhez, de mivel a 304L széntartalma alacsonyabb, mint a 304-é, az intergranuláris korrózióval szembeni ellenállása erősebb. A 316 és 316L molibdéntartalmú rozsdamentes acélok. A molibdén hozzáadása miatt korrózióállóságuk és hőállóságuk jobb, mint a 304 és 304L. Ugyanígy, mivel a 316L széntartalma alacsonyabb, mint a 316-é, a kristálykorróziónak való ellenálló képessége jobb. Az ausztenites rozsdamentes acélok, például a 304, 304L, 316 és 316L mechanikai szilárdsága alacsony. A 304 szobahőmérsékleti folyáshatára 205MPa, 304L 170MPa; a 316 szobahőmérsékleti folyáshatára 210MPa, a 316L pedig 200MPa. Ezért a belőlük készült csavarok az alacsony szilárdságú csavarokhoz tartoznak.
1. táblázat Széntartalom, % Szobahőmérsékleti folyáshatár, MPa Ajánlott legnagyobb üzemi hőmérséklet, °C
304 ≤0,08 205 816
304L ≤0,03 170 538
316 ≤0,08 210 816
316L ≤0,03 200 538
(2) Miért ne használhassanak karimás csatlakozások 304-es és 316-os anyagú csavarokat?
Amint azt az előző előadásokban említettük, a karimás csatlakozás először elválasztja a két karima tömítőfelületét a belső nyomás hatására, ami a tömítés feszültségének megfelelő csökkenését eredményezi, másrészt a csavarerő relaxációja a tömítés kúszási relaxációja vagy maga a csavar kúszása miatt magas hőmérsékleten , csökkenti a tömítés feszültségét is, így a karimás csukló szivárog és meghibásodik.
A tényleges működés során a csavarerő lazulása elkerülhetetlen, és a csavar kezdeti meghúzási ereje idővel mindig csökken. Különösen a karimás csatlakozások esetében magas hőmérsékleten és súlyos cikluskörülmények között, 10 000 üzemóra után a csavarterhelési veszteség gyakran meghaladja az 50% -ot, és az idő folytatásával és a hőmérséklet növekedésével csökken.
Ha a karima és a csavar különböző anyagokból készül, különösen akkor, ha a karima szénacélból készül, és a csavar rozsdamentes acélból készül, a csavar és a karima anyagának 2 hőtágulási együtthatója eltérő, például a rozsdamentes acél hőtágulási együtthatója 50 ° C-on (16,51×10-5 / ° C) nagyobb, mint a szénacél hőtágulási együtthatója (11,12×10-5/°C). A készülék felmelegedése után, amikor a karima tágulása kisebb, mint a csavar tágulása, a deformáció összehangolása után a csavar nyúlása csökken, ami a csavar erejének csökkenését okozza. Ha bármilyen lazaság van, szivárgást okozhat a karimás csatlakozásban. Ezért, ha a magas hőmérsékletű berendezés karimája és csőkarimája csatlakozik, különösen a karima és a csavaranyagok hőtágulási együtthatói eltérőek, a két anyag hőtágulási együtthatójának a lehető legközelebb kell lennie.
Az (1) -ből látható, hogy az ausztenites rozsdamentes acél, például a 304 és a 316 mechanikai szilárdsága alacsony, és a 304 szobahőmérsékleti folyáshatára csak 205 MPa, a 316-é pedig csak 210 MPa. Ezért a csavarok relaxációs és fáradtsággátló képességének javítása érdekében intézkedéseket hoznak a szerelőcsavarok csavarerejének növelésére. Például, ha a következő fórumon a maximális beépítési csavarerőt használják, akkor szükséges, hogy a szerelőcsavarok feszültsége elérje a csavaranyag folyáshatárának 70% -át, hogy a csavaranyag szilárdsági osztályát javítani kell, és nagy szilárdságú vagy közepes szilárdságú ötvözött acélcsavar anyagokat kell használni. Nyilvánvalóan, kivéve az öntöttvas, nemfémes karimák vagy gumitömítések, a félfémes és fém tömítések nagyobb nyomású karimákkal vagy nagyobb feszültségű tömítésekkel, kis szilárdságú anyagokból, például 304 és 316, a csavarerő miatt Nem elég a tömítési követelmények teljesítéséhez.
Különös figyelmet érdemel, hogy az amerikai rozsdamentes acél csavaranyag-szabványban a 304 és a 316 két kategóriába sorolható, nevezetesen a 304 B8 Cl.1 és B8 Cl.2 és a B8M Cl.1 és a B8M Cl.2 a 316-ból. A Cl.1 karbidokkal kezelt szilárd oldat, míg a Cl.2 a szilárd oldatos kezelés mellett alakváltozáserősítő kezelésen is átesik. Bár nincs alapvető különbség a kémiai ellenállásban a B8 Cl.2 és a B8 Cl.1 között, a B8 Cl.2 mechanikai szilárdsága jelentősen javult a B8 Cl.1-hez képest, mint például a B8 Cl.2 3/4" átmérővel A csavar anyagának folyáshatára 550MPa, míg az összes átmérőjű B8 Cl.1 csavaranyag folyáshatára csak 205MPa, A kettő közötti különbség több mint kétszeres. A 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316) és B8 Cl.1 háztartási csavaranyag-szabványok egyenértékűek a B8M Cl.1-gyel. [Megjegyzés: Az S30408 csavaranyag GB/T 150.3 "Nyomástartó edény harmadik részének kialakítása" esetében egyenértékű a B8 Cl.2-vel; Az S31608 egyenértékű a B8M Cl.1-gyel.
Tekintettel a fenti okokra, a GB / T 150.3 és a GB / T38343 "A karimás csatlakozások beszerelésének műszaki szabályai" előírják, hogy a nyomástartó berendezések karimái és a csőkarimás csatlakozások nem ajánlottak a szokásos 304 (B8 Cl.1) és 316 (B8M Cl. . 1) Az anyagok csavarjait, különösen magas hőmérsékleten és súlyos cikluskörülmények között, B8 Cl.2 (S30408) és B8M Cl.2 -re kell cserélni az alacsony beépítési csavarerő elkerülése érdekében.
Érdemes megjegyezni, hogy ha kis szilárdságú csavaranyagokat, például 304-et és 316-ot használnak, még a telepítési szakaszban is, mivel a nyomatékot nem szabályozzák, a csavar meghaladhatta az anyag folyáshatárát, vagy akár el is törhetett. Természetesen, ha szivárgás lép fel a nyomásvizsgálat vagy a működés megkezdése során, még akkor is, ha a csavarokat továbbra is meghúzzák, a csavarerő nem emelkedik, és a szivárgást nem lehet megállítani. Ezenkívül ezeket a csavarokat szétszerelés után nem lehet újra felhasználni, mert a csavarok állandó deformáción mentek keresztül, és a csavarok keresztmetszeti mérete kisebb lett, és az újratelepítés után hajlamosak a törésre.