Laippaliitosten tiivistys - Miksi 304-materiaalia ei suositella pulteille?
Kun hiiliteräs- tai ruostumattomasta teräksestä valmistettuja laippoja käytetään 304 materiaalipultin kanssa laippaliitoksen tiivistämisessä, vuoto-ongelmia esiintyy usein käytön aikana. Tämä luento tekee tästä laadullisen analyysin. (1) Mitkä ovat peruserot 304, 304L, 316 ja 316L materiaalien välillä?
304, 304L, 316 ja 316L ovat ruostumattomia teräslajeja, joita käytetään yleisesti laippaliitoksissa, mukaan lukien laipat, tiiviste-elementit ja kiinnikkeet.
304, 304L, 316 ja 316L ovat amerikkalaisen materiaalistandardin (ANSI tai ASTM) ruostumattomasta teräksestä valmistettuja laatumerkintöjä, jotka kuuluvat austeniittisten ruostumattomien terästen 300-sarjaan. Kotimaisia materiaalistandardeja (GB/T) vastaavat laadut ovat 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Tämän tyyppistä ruostumatonta terästä kutsutaan yleensä yhdessä 18-8 ruostumattomaksi teräkseksi.
Katso taulukko 1, 304, 304L, 316 ja 316L ovat erilaisia fysikaalisia, kemiallisia ja mekaanisia ominaisuuksia seosaineiden ja määrien lisäämisen vuoksi. Tavalliseen ruostumattomaan teräkseen verrattuna niillä on hyvä korroosionkestävyys, lämmönkestävyys ja käsittelyteho . 304L: n korroosionkestävyys on samanlainen kuin 304: n, mutta koska 304L: n hiilipitoisuus on pienempi kuin 304: n, sen kestävyys rakeiden väliselle korroosiolle on vahvempi. 316 ja 316L ovat molybdeeniä sisältäviä ruostumattomia teräksiä. Molybdeenin lisäämisen ansiosta niiden korroosionkestävyys ja lämmönkestävyys ovat parempia kuin 304 ja 304L. Samalla tavalla, koska 316L: n hiilipitoisuus on pienempi kuin 316: n, sen kyky vastustaa kidekorroosiota on parempi. Austeniittisilla ruostumattomilla teräksillä, kuten 304, 304L, 316 ja 316L, on alhainen mekaaninen lujuus. Huonelämpötilan myötölujuus 304 on 205MPa, 304L on 170MPa; huonelämpötilan myötölujuus 316 on 210MPa ja 316L on 200MPa. Siksi niistä valmistetut pultit kuuluvat heikkolujuusisiin pultteihin.
Taulukko 1 Hiilipitoisuus, % Huonelämpötilan myötölujuus, MPa Suositeltu enimmäiskäyttölämpötila, °C
304 ≤0,08 205 816
304L ≤0,03 170 538
316 ≤0,08 210 816
316L ≤0.03 200 538(2) Miksi laippaliitoksissa ei pitäisi käyttää esimerkiksi 304- ja 316-materiaalipultteja?
Kuten edellisissä luennoissa mainittiin, laippaliitos erottaa ensin kahden laipan tiivistyspinnat sisäisen paineen vaikutuksesta, mikä johtaa tiivisteen jännityksen vastaavaan vähenemiseen ja toiseksi pulttivoiman rentoutumiseen tiivisteen virumisen rentoutumisen tai itse pultin virumisen vuoksi korkeassa lämpötilassa , vähentää myös tiivisteen rasitusta niin, että laippaliitos vuotaa ja epäonnistuu.
Todellisessa käytössä ruuvivoiman rentoutuminen on väistämätöntä, ja alkuperäinen kiristysruuvivoima laskee aina ajan myötä. Erityisesti laippaliitoksissa korkeissa lämpötiloissa ja vaikeissa sykliolosuhteissa 10 000 käyttötunnin jälkeen pultin kuormitushäviö ylittää usein 50%, ja se heikkenee ajan jatkuessa ja lämpötilan noustessa.
Kun laippa ja pultti on valmistettu eri materiaaleista, varsinkin kun laippa on valmistettu hiiliteräksestä ja pultti ruostumattomasta teräksestä, pultin ja laipan materiaalin lämpölaajenemiskerroin 2 on erilainen, kuten ruostumattoman teräksen lämpölaajenemiskerroin 50 ° C: ssa (16.51×10-5 / ° C) on suurempi kuin hiiliteräksen lämpölaajenemiskerroin (11.12×10-5 / °C). Kun laite on lämmitetty, kun laipan laajeneminen on pienempi kuin pultin laajeneminen, muodonmuutoksen koordinoinnin jälkeen pultin venymä pienenee, jolloin pultin voima vähenee. Jos löysyyttä on, se voi aiheuttaa vuotoja laippaliitoksessa. Siksi, kun korkean lämpötilan laitteiden laippa ja putken laippa kytketään, erityisesti laippa- ja pulttimateriaalien lämpölaajenemiskertoimet ovat erilaiset, näiden kahden materiaalin lämpölaajenemiskertoimien tulisi olla mahdollisimman lähellä.
Kohdasta (1) voidaan nähdä, että austeniittisen ruostumattoman teräksen, kuten 304 ja 316, mekaaninen lujuus on alhainen, ja huonelämpötilan myötölujuus 304 on vain 205MPa ja 316: n vain 210MPa. Siksi pulttien rentoutumisenesto- ja väsymisenestokyvyn parantamiseksi toteutetaan toimenpiteitä asennuspulttien pulttivoiman lisäämiseksi. Esimerkiksi, kun seurantafoorumissa käytetään suurinta asennuspulttivoimaa, vaaditaan, että asennuspulttien jännitys saavuttaa 70% pulttimateriaalin myötölujuudesta , jotta pulttimateriaalin lujuusluokkaa on parannettava ja käytetään lujaa tai keskilujaa seostettua teräspulttimateriaalia. On selvää, että valurautaa, ei-metallisia laippoja tai kumitiivisteitä lukuun ottamatta, puolimetallisille ja metallitiivisteille, joissa on korkeamman paineluokan laipat tai tiivisteet, joilla on suurempi jännitys, pultit, jotka on valmistettu heikkolujista materiaaleista, kuten 304 ja 316, pulttivoiman vuoksi Ei riitä täyttämään tiivistysvaatimuksia. Tässä on kiinnitettävä erityistä huomiota siihen, että amerikkalaisessa ruostumattomasta teräksestä valmistetussa pulttimateriaalistandardissa 304: llä ja 316: lla on kaksi luokkaa, nimittäin B8 Cl.1 ja B8 Cl.2 304: stä ja B8M Cl.1 ja B8M Cl.2 316: sta. Cl.1 on kovametallilla käsitelty kiinteä liuos, kun taas Cl.2 käy läpi rasitusta vahvistavan käsittelyn kiinteän liuoksen käsittelyn lisäksi. Vaikka B8 Cl.2: n ja B8 Cl.1: n välillä ei ole perustavanlaatuista eroa kemiallisessa kestävyydessä, B8 Cl.2: n mekaaninen lujuus paranee huomattavasti verrattuna B8 Cl.1: een, kuten B8 Cl.2, jonka halkaisija on 3/4 " Pulttimateriaalin myötölujuus on 550MPa, kun taas B8 Cl.1 -pulttimateriaalin myötölujuus kaikilla halkaisijoilla on vain 205MPa, Ero näiden kahden välillä on yli kaksinkertainen. Kotimaiset pulttimateriaalistandardit 06Cr19Ni10 (304), 06Cr17Ni12Mo2 (316) ja B8 Cl.1 vastaavat B8M Cl.1: tä. [Huomautus: Pultin materiaali S30408 GB / T 150.3: ssa "Paineastian kolmas rakenne" vastaa B8 Cl.2: ta; S31608 vastaa B8M Cl.1: tä.
Edellä mainitut syyt huomioon ottaen GB / T 150.3 ja GB / T38343 "Laippaliitosten tekniset määräykset" määräävät, että painelaitteiden laippojen ja putkien laippaliitosten ei suositella käyttävän tavanomaisia 304 (B8 Cl.1) ja 316 (B8M Cl. 1) Materiaalipultit, erityisesti korkeissa lämpötiloissa ja vaikeissa sykliolosuhteissa, on vaihdettava B8 Cl.2: een (S30408) ja B8M Cl.2: een, jotta vältetään alhainen asennuspulttivoima.
On syytä huomata, että kun käytetään heikkolujia pulttimateriaaleja, kuten 304 ja 316, jopa asennusvaiheessa, koska vääntömomenttia ei hallita, pultti on saattanut ylittää materiaalin myötölujuuden tai jopa murtua. Luonnollisesti, jos vuotoja tapahtuu painetestin tai käytön aloittamisen aikana, vaikka pultteja kiristettäisiin edelleen, pultin voima ei nouse eikä vuotoa voida pysäyttää. Lisäksi näitä pultteja ei voida käyttää uudelleen purkamisen jälkeen, koska pultit ovat muuttuneet pysyvästi ja pulttien poikkileikkauskoko on pienentynyt ja ne ovat alttiita rikkoutumaan uudelleenasennuksen jälkeen.
