Segellat de juntes de brida: per què no es recomana el material 304 per als cargols?
Quan s'utilitzen brides d'acer al carboni o acer inoxidable amb cargols de material 304 en el segellat de juntes de brida, sovint es produeixen problemes de fuites durant el funcionament. Aquesta conferència en farà una anàlisi qualitativa.
(1) Quines diferències bàsiques hi ha entre els materials 304, 304L, 316 i 316L?
304, 304L, 316 i 316L són els graus d'acer inoxidable que s'utilitzen habitualment en juntes amb brides, incloses brides, elements de segellat i fixacions.
304, 304L, 316 i 316L són les designacions de grau d'acer inoxidable de l'American Standard for Materials (ANSI o ASTM), que pertanyen a la sèrie 300 d'acer inoxidable austenític. Les qualificacions corresponents a les normes de material domèstic (GB / T) són 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Aquest tipus d'acer inoxidable se sol anomenar col·lectivament acer inoxidable 18-8.
Vegeu la taula 1, 304, 304L, 316 i 316L tenen propietats físiques, químiques i mecàniques diferents a causa de l'addició d'elements i quantitats d'aliatge. En comparació amb l'acer inoxidable ordinari, tenen una bona resistència a la corrosió, resistència a la calor i rendiment de processament. La resistència a la corrosió de 304L és similar a la de 304, però com que el contingut de carboni de 304L és inferior al de 304, la seva resistència a la corrosió intergranular és més forta. 316 i 316L són acers inoxidables que contenen molibdè. A causa de l'addició de molibdè, la seva resistència a la corrosió i a la calor són millors que les de 304 i 304L. De la mateixa manera, com que el contingut de carboni de 316L és inferior al de 316, la seva capacitat de resistir la corrosió dels cristalls és millor. Els acers inoxidables austenítics com 304, 304L, 316 i 316L tenen una baixa resistència mecànica. La resistència a la temperatura ambient de 304 és de 205MPa, 304L és de 170MPa; la resistència a la temperatura ambient de 316 és de 210MPa i 316L de 200MPa. Per tant, els cargols fets d'ells pertanyen als cargols de baix grau de resistència.
Taula 1 Contingut de carboni, % Resistència al rendiment a temperatura ambient, MPa Temperatura màxima de servei recomanada, ° C
304 ≤0,08 205 816
304L ≤0,03 170.538
316 ≤0,08 210 816
316L ≤0,03 200.538
(2) Per què les juntes de brida no han d'utilitzar cargols de materials com el 304 i el 316?
Com s'ha esmentat en les conferències anteriors, l'articulació de brida separa en primer lloc les superfícies de segellat de les dues brides a causa de l'acció de la pressió interna, donant lloc a una corresponent disminució de la tensió de la junta i, en segon lloc, la relaxació de la força del cargol a causa de la relaxació de la junta o el rastreig del propi cargol a alta temperatura , també redueix l'estrès de la junta, de manera que l'articulació de la brida es filtra i falla.
En el funcionament real, la relaxació de la força del cargol és inevitable i la força inicial d'enduriment del cargol sempre baixarà amb el pas del temps. Especialment per a juntes de brida en condicions d'alta temperatura i cicle sever, després de 10.000 hores de funcionament, la pèrdua de càrrega del cargol sovint superarà el 50%, i s'atenuarà amb la continuació del temps i l'augment de la temperatura.
Quan la brida i el pern estan fets de diferents materials, especialment quan la brida està feta d'acer al carboni i el pern és d'acer inoxidable, el coeficient d'expansió tèrmica 2 del material del pern i la brida és diferent, com ara el coeficient d'expansió tèrmica de l'acer inoxidable a 50 °C (16,51×10-5/ °C) és més gran que el coeficient d'expansió tèrmica de l'acer al carboni (11,12×10-5°C). Després d'escalfar el dispositiu, quan l'expansió de la brida és menor que l'expansió del pern, després de coordinar-se la deformació, l'allargament del pern disminueix, fent que la força del cargol disminueixi. Si hi ha soltesa, pot provocar fuites a l'articulació de la brida. Per tant, quan la brida i la brida de canonada d'equips d'alta temperatura estan connectades, especialment els coeficients d'expansió tèrmica dels materials de brida i pern són diferents, els coeficients d'expansió tèrmica dels dos materials haurien de ser el més propers possibles.
Es pot veure des de (1) que la resistència mecànica de l'acer inoxidable austenític com 304 i 316 és baixa, i la resistència al rendiment a temperatura ambient de 304 és de només 205MPa, i la de 316 és de només 210MPa. Per tant, per tal de millorar la capacitat anti-relaxació i anti-fatiga dels cargols, es prenen mesures per augmentar la força del cargol dels cargols d'instal·lació. Per exemple, quan s'utilitza la força màxima del cargol d'instal·lació al fòrum de seguiment, es requereix que la tensió dels cargols d'instal·lació arribi al 70% de la resistència al rendiment del material del cargol, de manera que s'ha de millorar el grau de resistència del material del cargol i s'utilitzen materials de cargol d'acer d'aliatge d'alta resistència o de resistència mitjana. Òbviament, excepte per a fosa, brides no metàl·liques o juntes de goma, per a juntes semi-metàl·liques i metàl·liques amb brides de major grau de pressió o juntes amb major tensió, perns fabricats amb materials de baixa resistència com el 304 i el 316, a causa de la força del cargol No n'hi ha prou per complir els requisits de segellat. El que necessita una atenció especial aquí és que en l'estàndard de material de pern d'acer inoxidable americà, 304 i 316 tenen dues categories, a saber, B8 Cl.1 i B8 Cl.2 de 304 i B8M Cl.1 i B8M Cl.2 de 316. Cl.1 és una solució sòlida tractada amb carburs, mentre que Cl.2 se sotmet a un tractament d'enfortiment de soques a més d'un tractament de solució sòlida. Tot i que no hi ha cap diferència fonamental en la resistència química entre B8 Cl.2 i B8 Cl.1, la resistència mecànica de B8 Cl.2 es millora considerablement respecte a B8 Cl.1, com B8 Cl.2 amb un diàmetre de 3/4 " La resistència al rendiment del material del cargol és de 550MPa, mentre que la resistència al rendiment del material de cargol B8 Cl.1 de tots els diàmetres és de només 205MPa, la diferència entre tots dos és més del doble. Els estàndards de material de pern domèstic 06Cr19Ni10 (304), 06Cr17Ni12Mo2 (316) i B8 Cl.1 és equivalent a B8M Cl.1. [Nota: El material de cargol S30408 en GB / T 150.3 "Recipient a pressió Part Tres Disseny" és equivalent a B8 Cl.2; S31608 és equivalent a B8M Cl.1.
A la vista dels motius anteriors, GB / T 150.3 i GB / T38343 "Reglament tècnic per a la instal·lació de juntes de brida" estipula que les brides dels equips a pressió i les juntes de brida de canonada no es recomana utilitzar els habituals 304 (B8 Cl.1) i 316 (B8M Cl. . 1) Els cargols de materials, especialment en condicions d'alta temperatura i cicle sever, s'han de substituir per B8 Cl.2 (S30408) i B8M Cl.2 per evitar la baixa força del cargol d'instal·lació.
Val la pena assenyalar que quan s'utilitzen materials de cargol de baixa resistència com 304 i 316, fins i tot durant l'etapa d'instal·lació, perquè el parell no està controlat, el cargol pot haver superat la resistència al rendiment del material o fins i tot fracturar-se. Naturalment, si es produeixen fuites durant la prova de pressió o l'inici del funcionament, fins i tot si els cargols continuen estrenyent-se, la força del cargol no pujarà i no es pot aturar la fuita. A més, aquests cargols no es poden reutilitzar després de ser desmuntats, ja que els cargols han sofert una deformació permanent i la mida transversal dels cargols s'ha reduït i són propensos a trencar-se després de la reinstal·lació.
