Karimacsukló tömítés - Miért nem ajánlott a 304 anyag csavarokhoz?
Ha szénacél vagy rozsdamentes acél karimákat használnak 304 anyagcsavarral a karimás hézag tömítésében, gyakran szivárgási problémák merülnek fel működés közben. 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 rozsdamentes acél minőségek, amelyeket általában a 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 minőségmegjelölései, amelyek az ausztenites rozsdamentes acélok 300-as sorozatához tartoznak. A hazai anyagszabványoknak (GB/T) megfelelő minőségek: 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Az ilyen típusú rozsdamentes acélt általában együttesen 18-8 rozsdamentes acélnak nevezik.
Lásd az 1. táblázatot, a 304., 304L., 316. és 316L. különböző fizikai, kémiai és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik az ötvözőelemek és mennyiségek hozzáadása miatt. A hagyományos rozsdamentes acélhoz képest jó korrózióállósággal, hőállósággal és feldolgozási teljesítménnyel rendelkeznek . A 304L korrózióállósága hasonló a 304-hez, de mivel a 304L széntartalma alacsonyabb, mint a 304-es, 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, jobb a kristálykorrózióval szembeni ellenállóképessége. Az ausztenites rozsdamentes acélok, például a 304, 304L, 316 és 316L alacsony mechanikai szilárdsággal rendelkeznek. A 304-es szobahőmérsékletű hozamszilárdság 205MPa, a 304L 170MPa; a szobahőmérsékletű 316 hozamszilárdság 210MPa, a 316L pedig 200MPa. Ezért a belőlük készült csavarok az alacsony szilárdságú csavarokhoz tartoznak.
1. táblázat Széntartalom, % Szobahőmérsékleti 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 ne használnának a karimás csatlakozások olyan anyagból készült csavarokat, mint a 304 és a 316?
Amint azt az előző előadásokban említettük, a karimás csatlakozás először elválasztja a két karima tömítőfelületeit a belső nyomás hatására, ami a tömítés feszültségének megfelelő csökkenését eredményezi, másrészt a csavarerő relaxációja a tömítés kúszása vagy maga a csavar magas hőmérsékleten történő kúszása miatt . Csökkenti a tömítés feszültségét is, így a karimás csatlakozás szivárog és meghibásodik.
A tényleges működés során a csavarerő lazítása elkerülhetetlen, és a kezdeti meghúzási csavarerő idővel mindig csökken. Különösen a karimás kötések 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 gyengül.
Ha a karima és a csavar különböző anyagokból készül, különösen akkor, ha a karima szénacélból készül, és a csavar rozsdamentes acélból készül, a csavar anyagának 2 hőtágulási együtthatója és a karima 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, amikor a magas hőmérsékletű berendezés karimája és csőpereme csatlakozik, különösen a karima és a csavaranyagok hőtágulási együtthatói eltérőek, a két anyag hőtágulási együtthatóinak a lehető legközelebb kell lenniük.
Az (1) -ből látható, hogy az ausztenites rozsdamentes acél, például a 304 és a 316 mechanikai szilárdsága alacsony, és a 304 szobahőmérsékletű hozamszilárdsága csak 205MPa, a 316-é pedig csak 210MPa. Ezért a csavarok relaxációgátló és fáradtsággátló képességének javítása érdekében intézkedéseket hoznak a szerelőcsavarok csavarerejének növelésére. Például, ha a maximális szerelési csavarerőt használják a követési fórumon, akkor a szerelőcsavarok feszültségének el kell érnie a csavar anyagának hozamszilárdságának 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, nemfémes karimák vagy gumitömítések kivételével, a félfémes és fémtömítések esetében, amelyek nagyobb nyomású karimákkal vagy nagyobb feszültségű tömítésekkel, kis szilárdságú anyagokból, például 304-ből és 316-ból készült csavarok a csavarerő miatt Nem elegendőek a tömítési követelmények teljesítéséhez. Amire itt különös figyelmet kell fordítani, az az, hogy az amerikai rozsdamentes acél csavaranyag-szabványban a 304-nek és a 316-nak két kategóriája van, nevezetesen a B8 Cl.1 és a B8 Cl.2 a 304-ből 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 törzserősítő kezelésen megy keresztül. Bár nincs alapvető különbség a kémiai ellenállásban 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, amelynek átmérője 3/4" A csavar anyagának folyáshatára 550MPa, míg a B8 Cl.1 csavaranyag minden átmérőjű folyáshatára csak 205MPa, A kettő közötti különbség több mint kétszerese. A 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316) és B8 Cl.1 hazai csavaranyag-szabványok egyenértékűek a B8M Cl.1-gyel. [Megjegyzés: Az S30408 csavar anyaga GB / T 150.3 "Nyomástartó edény harmadik részének kialakítása" egyenértékű a B8 Cl.2 csavarral; Az S31608 egyenértékű a B8M Cl.1-gyel.
A fenti okokra tekintettel a GB/T 150.3 és GB/T38343 "A karimás csuklók felszerelésére vonatkozó műszaki előírások" előírják, hogy a nyomástartó berendezések és a csőperemcsuklók karimái nem ajánlottak a szokásos 304 (B8 Cl.1) és 316 (B8M Cl. 1) Az alacsony beépítési csavarerő elkerülése érdekében az anyagcsavarokat, különösen magas hőmérsékleten és súlyos cikluskörülmények között, B8 Cl.2 (S30408) és B8M Cl.2 -re kell cserélni.
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 meghaladhatja az anyag folyáshatárát, vagy akár eltörhet. Természetesen, ha szivárgás következik be a nyomásvizsgálat vagy a működés megkezdése során, még akkor is, ha a csavarokat továbbra is meghúzzák, a csavar ereje 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.
