14 nov 2022
Karimás kötés tömítés - Miért nem ajánlott a 304 anyag a csavarokhoz?
Ha szénacél vagy rozsdamentes acél karimákat használnak 304 anyagcsavarral a karimás tömítésben, működés közben gyakran szivárgási problémák lépnek fel. Ez az előadás kvalitatív elemzést készít erről.
(1) Milyen alapvető különbségek vannak a 304, 304L, 316 és 316L anyagok között?
A 304, 304L, 316 és 316L a karimás kötésekben általánosan használt rozsdamentes acél minőségek, beleértve a karimákat, tömítőelemeket és rögzítőelemeket.
A 304, 304L, 316 és 316L az amerikai anyagszabvány (ANSI vagy ASTM) rozsdamentes acél minőségjelölései, amelyek az ausztenites rozsdamentes acélok 300-as sorozatához tartoznak. A hazai anyagszabványoknak (GB/T) megfelelő minőségek a következők: 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Ezt a fajta rozsdamentes acélt általában 18-8 rozsdamentes acélnak nevezik.
Lásd az 1. táblázatot, a 304, a 304L, a 316 és a 316L eltérő fizikai, kémiai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik az ötvözőelemek és mennyiségek hozzáadása miatt. A közönséges 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, a szemcseközi korrózióval szembeni ellenálló képessége erősebb. A 316 és a 316L molibdéntartalmú rozsdamentes acél. A molibdén hozzáadásának köszönhetően korrózióállóságuk és hőállóságuk jobb, mint a 304 és 304L. Ugyanígy, mivel a 316L széntartalma alacsonyabb, mint a 316-é, jobb a kristálykorrózióval szembeni ellenálló képessége. Az ausztenites rozsdamentes acélok, mint például a 304, 304L, 316 és 316L alacsony mechanikai szilárdsággal rendelkeznek. A 304 szobahőmérsékletű folyáshatára 205 MPa, a 304 L 170 MPa; a 316 szobahőmérsékletű folyáshatára 210 MPa, a 316 L pedig 200 MPa. Ezért a belőlük készült csavarok az alacsony szilárdságú csavarokhoz tartoznak.
1. táblázat Széntartalom, % Szobahőmérsékletű folyáshatár, MPa Ajánlott maximális 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 nem használhatnak a karimás kötések olyan anyagú csavarokat, mint a 304 és a 316?
Amint azt az előző előadásokban említettük, a karimás csatlakozás először a belső nyomás hatására elválasztja a két karima tömítőfelületeit, ami a tömítés feszültségének megfelelő csökkenését eredményezi, másodszor pedig a csavarerő ellazulását a tömítés kúszási ellazulása vagy magának a csavarnak a magas hőmérsékleten történő kúszása miatt, csökkenti a tömítés feszültségét is, így a karimás csatlakozás szivárog és meghibásodik.
Tényleges működés közben a csavarerő lazítása elkerülhetetlen, és a kezdeti meghúzó csavarerő idővel mindig csökken. Különösen a karimás kötéseknél magas hőmérsékleten és súlyos cikluskörülmények között 10 000 üzemóra után a csavarterhelés vesztesége gyakran meghaladja az 50%-ot, és az idő folytatódásával és a hőmérséklet emelkedésével gyengül.
Ha a karima és a csavar különböző anyagokból készül, különösen, ha a karima szénacélból 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 megnyúlása csökken, ami a csavar erejének csökkenését okozza. Ha lazaság van, az szivárgást okozhat a karimás csatlakozásban. Ezért, ha a magas hőmérsékletű berendezés karimája és a csőkarima össze van kötve, különösen a karima és a csavar anyagának hőtágulási együtthatói eltérőek, a két anyag hőtágulási együtthatójának a lehető legközelebb kell lennie.
Az (1) pontból látható, hogy az ausztenites rozsdamentes acél, például a 304 és a 316 mechanikai szilárdsága alacsony, a 304-es szobahőmérsékleti folyáshatára pedig csak 205 MPa, a 316-os pedig csak 210 MPa. Ezért a csavarok relaxációgátló és fáradtsággátló képességének javítása érdekében intézkedéseket hoznak a rögzítőcsavarok csavarerejének növelésére. Például, ha a maximális beépítési csavarerőt alkalmazzák a következő fórumon, akkor szükséges, hogy a szerelőcsavarok feszültsége elérje a csavar anyagának folyáshatárának 70% -át, így javítani kell a csavar anyagának szilárdsági fokozatát, és nagy szilárdságú vagy közepes szilárdságú ötvözött acél csavaranyagokat kell használni. Nyilvánvaló, hogy az öntöttvas, a nem fémes karimák vagy a gumitömítések kivételével a félfémes és fém tömítések esetében magasabb nyomású karimákkal vagy nagyobb feszültségű tömítésekkel, alacsony szilárdságú anyagokból, például 304 és 316 készült csavarok a csavarerő miatt Nem elég a tömítési követelmények teljesítéséhez.
Különös figyelmet kell fordítani arra, hogy az amerikai rozsdamentes acél csavarok anyagszabványában a 304 és 316 két kategóriával rendelkezik, nevezetesen a B8 Cl.1 és B8 Cl.2 a 304-ből, valamint a B8M Cl.1 és B8M Cl.2 a 316-ból. A Cl.1 karbidokkal kezelt szilárd oldat, míg a Cl.2 a szilárd oldatos kezelés mellett törzserősítő kezelésen megy keresztül. Bár nincs alapvető különbség a vegyszerállóságban a B8 Cl.2 és a B8 Cl.1 között, a B8 Cl.2 mechanikai szilárdsága jelentősen javul a B8 Cl.1-hez képest, mint például a B8 Cl.2 átmérője 3/4" A csavar anyagának folyáshatára 550 MPa, míg a B8 Cl.1 csavaranyag folyáshatára minden átmérőjű csak 205 MPa, 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 a GB/T 150.3 "Nyomástartó edény harmadik részének kialakításában" egyenértékű a B8 Cl.2-vel; Az S31608 a B8M Cl.1-nek felel meg.
A fenti okok figyelembevételével a GB/T 150.3 és a GB/T38343 "A karimás kötések műszaki előírásai" előírják, hogy a nyomástartó berendezések és a csőkarimacsatlakozások karimái nem ajánlottak a szokásos 304 (B8 Cl.1) és 316 (B8M Cl. . 1) Az anyagok csavarjait, különösen magas hőmérsékleten és súlyos cikluskörülmények között, ki kell cserélni B8 Cl.2 (S30408) és B8M Cl.2 -re, hogy elkerüljék az alacsony beépítési csavarerőt.
Érdemes megjegyezni, hogy alacsony szilárdságú csavaranyagok, például 304 és 316 használatakor, még a telepítési szakaszban is, mivel a nyomaték nincs szabályozva, a csavar meghaladhatja az anyag folyáshatárát, vagy akár eltörhetett. Természetesen, ha szivárgás lép fel a nyomáspróba vagy a működés megkezdése során, még akkor is, ha a csavarokat továbbra is meghúzzák, a csavarerő nem emelkedik meg, és a szivárgást nem lehet megállítani. Ezenkívül ezeket a csavarokat szétszerelés után nem lehet újra felhasználni, mert a csavarok maradandó deformáción mentek keresztül, és a csavarok keresztmetszeti mérete kisebb lett, és az újratelepítés után hajlamosak a törésre.
(1) Milyen alapvető különbségek vannak a 304, 304L, 316 és 316L anyagok között?
A 304, 304L, 316 és 316L a karimás kötésekben általánosan használt rozsdamentes acél minőségek, beleértve a karimákat, tömítőelemeket és rögzítőelemeket.
A 304, 304L, 316 és 316L az amerikai anyagszabvány (ANSI vagy ASTM) rozsdamentes acél minőségjelölései, amelyek az ausztenites rozsdamentes acélok 300-as sorozatához tartoznak. A hazai anyagszabványoknak (GB/T) megfelelő minőségek a következők: 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Ezt a fajta rozsdamentes acélt általában 18-8 rozsdamentes acélnak nevezik.
Lásd az 1. táblázatot, a 304, a 304L, a 316 és a 316L eltérő fizikai, kémiai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik az ötvözőelemek és mennyiségek hozzáadása miatt. A közönséges 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, a szemcseközi korrózióval szembeni ellenálló képessége erősebb. A 316 és a 316L molibdéntartalmú rozsdamentes acél. A molibdén hozzáadásának köszönhetően korrózióállóságuk és hőállóságuk jobb, mint a 304 és 304L. Ugyanígy, mivel a 316L széntartalma alacsonyabb, mint a 316-é, jobb a kristálykorrózióval szembeni ellenálló képessége. Az ausztenites rozsdamentes acélok, mint például a 304, 304L, 316 és 316L alacsony mechanikai szilárdsággal rendelkeznek. A 304 szobahőmérsékletű folyáshatára 205 MPa, a 304 L 170 MPa; a 316 szobahőmérsékletű folyáshatára 210 MPa, a 316 L pedig 200 MPa. Ezért a belőlük készült csavarok az alacsony szilárdságú csavarokhoz tartoznak.
1. táblázat Széntartalom, % Szobahőmérsékletű folyáshatár, MPa Ajánlott maximális 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 nem használhatnak a karimás kötések olyan anyagú csavarokat, mint a 304 és a 316?
Amint azt az előző előadásokban említettük, a karimás csatlakozás először a belső nyomás hatására elválasztja a két karima tömítőfelületeit, ami a tömítés feszültségének megfelelő csökkenését eredményezi, másodszor pedig a csavarerő ellazulását a tömítés kúszási ellazulása vagy magának a csavarnak a magas hőmérsékleten történő kúszása miatt, csökkenti a tömítés feszültségét is, így a karimás csatlakozás szivárog és meghibásodik.
Tényleges működés közben a csavarerő lazítása elkerülhetetlen, és a kezdeti meghúzó csavarerő idővel mindig csökken. Különösen a karimás kötéseknél magas hőmérsékleten és súlyos cikluskörülmények között 10 000 üzemóra után a csavarterhelés vesztesége gyakran meghaladja az 50%-ot, és az idő folytatódásával és a hőmérséklet emelkedésével gyengül.
Ha a karima és a csavar különböző anyagokból készül, különösen, ha a karima szénacélból 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 megnyúlása csökken, ami a csavar erejének csökkenését okozza. Ha lazaság van, az szivárgást okozhat a karimás csatlakozásban. Ezért, ha a magas hőmérsékletű berendezés karimája és a csőkarima össze van kötve, különösen a karima és a csavar anyagának hőtágulási együtthatói eltérőek, a két anyag hőtágulási együtthatójának a lehető legközelebb kell lennie.
Az (1) pontból látható, hogy az ausztenites rozsdamentes acél, például a 304 és a 316 mechanikai szilárdsága alacsony, a 304-es szobahőmérsékleti folyáshatára pedig csak 205 MPa, a 316-os pedig csak 210 MPa. Ezért a csavarok relaxációgátló és fáradtsággátló képességének javítása érdekében intézkedéseket hoznak a rögzítőcsavarok csavarerejének növelésére. Például, ha a maximális beépítési csavarerőt alkalmazzák a következő fórumon, akkor szükséges, hogy a szerelőcsavarok feszültsége elérje a csavar anyagának folyáshatárának 70% -át, így javítani kell a csavar anyagának szilárdsági fokozatát, és nagy szilárdságú vagy közepes szilárdságú ötvözött acél csavaranyagokat kell használni. Nyilvánvaló, hogy az öntöttvas, a nem fémes karimák vagy a gumitömítések kivételével a félfémes és fém tömítések esetében magasabb nyomású karimákkal vagy nagyobb feszültségű tömítésekkel, alacsony szilárdságú anyagokból, például 304 és 316 készült csavarok a csavarerő miatt Nem elég a tömítési követelmények teljesítéséhez.
Különös figyelmet kell fordítani arra, hogy az amerikai rozsdamentes acél csavarok anyagszabványában a 304 és 316 két kategóriával rendelkezik, nevezetesen a B8 Cl.1 és B8 Cl.2 a 304-ből, valamint a B8M Cl.1 és B8M Cl.2 a 316-ból. A Cl.1 karbidokkal kezelt szilárd oldat, míg a Cl.2 a szilárd oldatos kezelés mellett törzserősítő kezelésen megy keresztül. Bár nincs alapvető különbség a vegyszerállóságban a B8 Cl.2 és a B8 Cl.1 között, a B8 Cl.2 mechanikai szilárdsága jelentősen javul a B8 Cl.1-hez képest, mint például a B8 Cl.2 átmérője 3/4" A csavar anyagának folyáshatára 550 MPa, míg a B8 Cl.1 csavaranyag folyáshatára minden átmérőjű csak 205 MPa, 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 a GB/T 150.3 "Nyomástartó edény harmadik részének kialakításában" egyenértékű a B8 Cl.2-vel; Az S31608 a B8M Cl.1-nek felel meg.
A fenti okok figyelembevételével a GB/T 150.3 és a GB/T38343 "A karimás kötések műszaki előírásai" előírják, hogy a nyomástartó berendezések és a csőkarimacsatlakozások karimái nem ajánlottak a szokásos 304 (B8 Cl.1) és 316 (B8M Cl. . 1) Az anyagok csavarjait, különösen magas hőmérsékleten és súlyos cikluskörülmények között, ki kell cserélni B8 Cl.2 (S30408) és B8M Cl.2 -re, hogy elkerüljék az alacsony beépítési csavarerőt.
Érdemes megjegyezni, hogy alacsony szilárdságú csavaranyagok, például 304 és 316 használatakor, még a telepítési szakaszban is, mivel a nyomaték nincs szabályozva, a csavar meghaladhatja az anyag folyáshatárát, vagy akár eltörhetett. Természetesen, ha szivárgás lép fel a nyomáspróba vagy a működés megkezdése során, még akkor is, ha a csavarokat továbbra is meghúzzák, a csavarerő nem emelkedik meg, és a szivárgást nem lehet megállítani. Ezenkívül ezeket a csavarokat szétszerelés után nem lehet újra felhasználni, mert a csavarok maradandó deformáción mentek keresztül, és a csavarok keresztmetszeti mérete kisebb lett, és az újratelepítés után hajlamosak a törésre.