14. november 2022
Ääriku vuugi tihendamine - miks ei soovitata poltide jaoks 304 materjali?
Kui äärikuühenduse tihendamisel kasutatakse süsinikterasest või roostevabast terasest äärikuid koos 304 materjalipoldiga, tekivad töötamise ajal sageli lekkeprobleemid. See loeng teeb selle kohta kvalitatiivse analüüsi.
(1) Millised on põhilised erinevused 304, 304L, 316 ja 316L materjalide vahel?
304, 304L, 316 ja 316L on roostevabast terasest klassid, mida tavaliselt kasutatakse äärikuliidetes, sealhulgas äärikutes, tihenduselementides ja kinnitusdetailides.
304, 304L, 316 ja 316L on Ameerika materjalistandardi (ANSI või ASTM) roostevabast terasest klassi nimetused, mis kuuluvad austeniitsete roostevabade teraste 300 seeriasse. Kodumajapidamiste materjalistandarditele (GB/T) vastavad klassid on 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Seda tüüpi roostevabast terasest nimetatakse tavaliselt ühiselt 18-8 roostevabast terasest.
Vt tabel 1, 304, 304L, 316 ja 316L on legeeritud elementide ja koguste lisamise tõttu erinevad füüsikalised, keemilised ja mehaanilised omadused. Võrreldes tavalise roostevabast terasest on neil hea korrosioonikindlus, kuumakindlus ja töötlemisjõudlus . 304L korrosioonikindlus on sarnane 304 omaga, kuid kuna 304L süsinikusisaldus on madalam kui 304, on selle vastupidavus korrosioonile tugevam. 316 ja 316L on molübdeeni sisaldavad roostevabad terased. Molübdeeni lisamise tõttu on nende korrosioonikindlus ja kuumakindlus paremad kui 304 ja 304L. Samamoodi, kuna 316L süsinikusisaldus on madalam kui 316, on selle võime vastu seista kristallkorrosioonile parem. Austeniitsed roostevabad terased nagu 304, 304L, 316 ja 316L on madala mehaanilise tugevusega. Toatemperatuuri voolavuspiir 304 on 205MPa, 304L on 170MPa; toatemperatuuri voolavuspiir 316 on 210MPa ja 316L on 200MPa. Seetõttu kuuluvad neist valmistatud poldid madala tugevusega poltidesse.
Tabel 1 Süsinikusisaldus, % Toatemperatuuri voolavuspiir, MPa Soovitatav maksimaalne töötemperatuur, °C
304 ≤0,08 205 816
304L ≤0.03 170 538
316 ≤0,08 210 816
316L ≤0.03 200 538
(2) Miks ei tohiks äärikuühendustes kasutada selliste materjalide polte nagu 304 ja 316?
Nagu eelmistes loengutes mainitud, eraldab äärikuühendus esiteks kahe ääriku tihenduspinnad siserõhu toimel, mille tulemuseks on tihendi pinge vastav vähenemine, ja teiseks poldijõu lõdvenemine tihendi libisemise lõdvestumise või poldi enda libisemise tõttu kõrgel temperatuuril , vähendab ka tihendi pinget, nii et äärikuühendus lekib ja ebaõnnestub.
Tegelikus töös on poltjõu lõdvestamine vältimatu ja esialgne pingutuspoldi jõud langeb aja jooksul alati. Eriti äärikuliidete puhul kõrgel temperatuuril ja rasketes tsükli tingimustes ületab poldi koormuskadu pärast 10 000 töötundi sageli 50% ning see nõrgeneb aja jätkumise ja temperatuuri tõusuga.
Kui äärik ja polt on valmistatud erinevatest materjalidest, eriti kui äärik on valmistatud süsinikterasest ja polt on valmistatud roostevabast terasest, on poldi ja ääriku materjali soojuspaisumistegur 2 erinev, näiteks roostevaba terase soojuspaisumistegur 50 ° C juures (16,51×10-5 / ° C) on suurem kui süsinikterase soojuspaisumistegur (11,12×10-5 / °C). Pärast seadme soojendamist, kui ääriku laienemine on väiksem kui poldi laienemine, väheneb pärast deformatsiooni koordineerimist poldi pikenemine, põhjustades poldi jõu vähenemise. Kui on lõtvust, võib see põhjustada ääriku vuugi lekkimist. Seega, kui kõrgtemperatuuriliste seadmete äärik ja toruäärik on ühendatud, eriti ääriku ja poltmaterjalide soojuspaisumistegurid on erinevad, peaksid kahe materjali soojuspaisumistegurid olema võimalikult lähedased.
(1) on näha, et austeniitse roostevaba terase, näiteks 304 ja 316 mehaaniline tugevus on madal ning toatemperatuuri voolavuspiir 304 on ainult 205MPa ja 316 on ainult 210MPa. Seetõttu võetakse poltide lõõgastus- ja väsimusvastase võime parandamiseks meetmeid paigalduspoltide poltide jõu suurendamiseks. Näiteks kui järelfoorumis kasutatakse maksimaalset paigalduspoldi jõudu, on nõutav, et paigalduspoltide pinge ulatuks 70% -ni poldimaterjali voolavuspiirist , nii et poldimaterjali tugevusklassi tuleb parandada ja kasutada kõrge tugevusega või keskmise tugevusega legeerterasest poltmaterjale. Ilmselt, välja arvatud malmist, mittemetalsetest äärikutest või kummitihenditest, kõrgema rõhuklassi äärikutega poolmetallist ja metallist tihendite või suurema pingega tihendite puhul, poldid, mis on valmistatud madala tugevusega materjalidest, näiteks 304 ja 316, poltide jõu tõttu Ei piisa tihendusnõuete täitmiseks.
Siinkohal vajab erilist tähelepanu see, et Ameerika roostevabast terasest poltmaterjali standardis on 304 ja 316 kaks kategooriat, nimelt B8 Cl.1 ja B8 Cl.2 304 ning B8M Cl.1 ja B8M Cl.2 316-st. Cl.1 on karbiididega töödeldud tahke lahus, samas kui Cl.2 läbib lisaks tahke lahusega töötlemisele ka tüve tugevdava töötluse. Kuigi B8 Cl.2 ja B8 Cl.1 keemilises vastupidavuses ei ole põhimõttelist erinevust, on B8 Cl.2 mehaaniline tugevus oluliselt paranenud võrreldes B8 Cl.1-ga, näiteks B8 Cl.2 läbimõõduga 3/4" Poldimaterjali voolavuspiir on 550MPa, samas kui igasuguse läbimõõduga B8 Cl.1 poldimaterjali voolavuspiir on ainult 205MPa, Nende kahe on rohkem kui kaks korda. Kodumajapidamises kasutatavad poldimaterjali standardid 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316) ja B8 Cl.1 on samaväärsed B8M Cl.1-ga. [Märkus: Poldi materjal S30408 GB/T 150.3 "Surveanuma kolmanda osa konstruktsioon" on samaväärne B8 Cl.2-ga; S31608 on samaväärne B8M Cl.1-ga.
Ülaltoodud põhjuseid silmas pidades on GB/T 150.3 ja GB/T38343 "Äärikuühenduse paigaldamise tehnilised eeskirjad" sätestatud, et surveseadmete ja toruäärikuühenduste äärikute puhul ei soovitata kasutada tavalisi 304 (B8 Cl.1) ja 316 (B8M Cl. . 1) Materjalide poldid, eriti kõrgel temperatuuril ja rasketes tsüklitingimustes, tuleks asendada B8 Cl.2 (S30408) ja B8M Cl.2-ga, et vältida väikest paigalduspoldi jõudu.
Väärib märkimist, et kui kasutatakse madala tugevusega poltmaterjale, nagu 304 ja 316, isegi paigaldamise etapis, kuna pöördemomenti ei kontrollita, võib polt olla ületanud materjali voolavuspiiri või isegi murdunud. Loomulikult, kui rõhukatse või töö alustamise ajal tekib leke, isegi kui poldid on jätkuvalt pingutatud, ei lähe poldi jõud üles ja leket ei saa peatada. Lisaks ei saa neid polte pärast lahtivõtmist uuesti kasutada, sest poldid on läbinud püsiva deformatsiooni ja poltide ristlõike suurus on muutunud väiksemaks ning pärast uuesti paigaldamist on need altid purunema.
(1) Millised on põhilised erinevused 304, 304L, 316 ja 316L materjalide vahel?
304, 304L, 316 ja 316L on roostevabast terasest klassid, mida tavaliselt kasutatakse äärikuliidetes, sealhulgas äärikutes, tihenduselementides ja kinnitusdetailides.
304, 304L, 316 ja 316L on Ameerika materjalistandardi (ANSI või ASTM) roostevabast terasest klassi nimetused, mis kuuluvad austeniitsete roostevabade teraste 300 seeriasse. Kodumajapidamiste materjalistandarditele (GB/T) vastavad klassid on 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Seda tüüpi roostevabast terasest nimetatakse tavaliselt ühiselt 18-8 roostevabast terasest.
Vt tabel 1, 304, 304L, 316 ja 316L on legeeritud elementide ja koguste lisamise tõttu erinevad füüsikalised, keemilised ja mehaanilised omadused. Võrreldes tavalise roostevabast terasest on neil hea korrosioonikindlus, kuumakindlus ja töötlemisjõudlus . 304L korrosioonikindlus on sarnane 304 omaga, kuid kuna 304L süsinikusisaldus on madalam kui 304, on selle vastupidavus korrosioonile tugevam. 316 ja 316L on molübdeeni sisaldavad roostevabad terased. Molübdeeni lisamise tõttu on nende korrosioonikindlus ja kuumakindlus paremad kui 304 ja 304L. Samamoodi, kuna 316L süsinikusisaldus on madalam kui 316, on selle võime vastu seista kristallkorrosioonile parem. Austeniitsed roostevabad terased nagu 304, 304L, 316 ja 316L on madala mehaanilise tugevusega. Toatemperatuuri voolavuspiir 304 on 205MPa, 304L on 170MPa; toatemperatuuri voolavuspiir 316 on 210MPa ja 316L on 200MPa. Seetõttu kuuluvad neist valmistatud poldid madala tugevusega poltidesse.
Tabel 1 Süsinikusisaldus, % Toatemperatuuri voolavuspiir, MPa Soovitatav maksimaalne töötemperatuur, °C
304 ≤0,08 205 816
304L ≤0.03 170 538
316 ≤0,08 210 816
316L ≤0.03 200 538
(2) Miks ei tohiks äärikuühendustes kasutada selliste materjalide polte nagu 304 ja 316?
Nagu eelmistes loengutes mainitud, eraldab äärikuühendus esiteks kahe ääriku tihenduspinnad siserõhu toimel, mille tulemuseks on tihendi pinge vastav vähenemine, ja teiseks poldijõu lõdvenemine tihendi libisemise lõdvestumise või poldi enda libisemise tõttu kõrgel temperatuuril , vähendab ka tihendi pinget, nii et äärikuühendus lekib ja ebaõnnestub.
Tegelikus töös on poltjõu lõdvestamine vältimatu ja esialgne pingutuspoldi jõud langeb aja jooksul alati. Eriti äärikuliidete puhul kõrgel temperatuuril ja rasketes tsükli tingimustes ületab poldi koormuskadu pärast 10 000 töötundi sageli 50% ning see nõrgeneb aja jätkumise ja temperatuuri tõusuga.
Kui äärik ja polt on valmistatud erinevatest materjalidest, eriti kui äärik on valmistatud süsinikterasest ja polt on valmistatud roostevabast terasest, on poldi ja ääriku materjali soojuspaisumistegur 2 erinev, näiteks roostevaba terase soojuspaisumistegur 50 ° C juures (16,51×10-5 / ° C) on suurem kui süsinikterase soojuspaisumistegur (11,12×10-5 / °C). Pärast seadme soojendamist, kui ääriku laienemine on väiksem kui poldi laienemine, väheneb pärast deformatsiooni koordineerimist poldi pikenemine, põhjustades poldi jõu vähenemise. Kui on lõtvust, võib see põhjustada ääriku vuugi lekkimist. Seega, kui kõrgtemperatuuriliste seadmete äärik ja toruäärik on ühendatud, eriti ääriku ja poltmaterjalide soojuspaisumistegurid on erinevad, peaksid kahe materjali soojuspaisumistegurid olema võimalikult lähedased.
(1) on näha, et austeniitse roostevaba terase, näiteks 304 ja 316 mehaaniline tugevus on madal ning toatemperatuuri voolavuspiir 304 on ainult 205MPa ja 316 on ainult 210MPa. Seetõttu võetakse poltide lõõgastus- ja väsimusvastase võime parandamiseks meetmeid paigalduspoltide poltide jõu suurendamiseks. Näiteks kui järelfoorumis kasutatakse maksimaalset paigalduspoldi jõudu, on nõutav, et paigalduspoltide pinge ulatuks 70% -ni poldimaterjali voolavuspiirist , nii et poldimaterjali tugevusklassi tuleb parandada ja kasutada kõrge tugevusega või keskmise tugevusega legeerterasest poltmaterjale. Ilmselt, välja arvatud malmist, mittemetalsetest äärikutest või kummitihenditest, kõrgema rõhuklassi äärikutega poolmetallist ja metallist tihendite või suurema pingega tihendite puhul, poldid, mis on valmistatud madala tugevusega materjalidest, näiteks 304 ja 316, poltide jõu tõttu Ei piisa tihendusnõuete täitmiseks.
Siinkohal vajab erilist tähelepanu see, et Ameerika roostevabast terasest poltmaterjali standardis on 304 ja 316 kaks kategooriat, nimelt B8 Cl.1 ja B8 Cl.2 304 ning B8M Cl.1 ja B8M Cl.2 316-st. Cl.1 on karbiididega töödeldud tahke lahus, samas kui Cl.2 läbib lisaks tahke lahusega töötlemisele ka tüve tugevdava töötluse. Kuigi B8 Cl.2 ja B8 Cl.1 keemilises vastupidavuses ei ole põhimõttelist erinevust, on B8 Cl.2 mehaaniline tugevus oluliselt paranenud võrreldes B8 Cl.1-ga, näiteks B8 Cl.2 läbimõõduga 3/4" Poldimaterjali voolavuspiir on 550MPa, samas kui igasuguse läbimõõduga B8 Cl.1 poldimaterjali voolavuspiir on ainult 205MPa, Nende kahe on rohkem kui kaks korda. Kodumajapidamises kasutatavad poldimaterjali standardid 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316) ja B8 Cl.1 on samaväärsed B8M Cl.1-ga. [Märkus: Poldi materjal S30408 GB/T 150.3 "Surveanuma kolmanda osa konstruktsioon" on samaväärne B8 Cl.2-ga; S31608 on samaväärne B8M Cl.1-ga.
Ülaltoodud põhjuseid silmas pidades on GB/T 150.3 ja GB/T38343 "Äärikuühenduse paigaldamise tehnilised eeskirjad" sätestatud, et surveseadmete ja toruäärikuühenduste äärikute puhul ei soovitata kasutada tavalisi 304 (B8 Cl.1) ja 316 (B8M Cl. . 1) Materjalide poldid, eriti kõrgel temperatuuril ja rasketes tsüklitingimustes, tuleks asendada B8 Cl.2 (S30408) ja B8M Cl.2-ga, et vältida väikest paigalduspoldi jõudu.
Väärib märkimist, et kui kasutatakse madala tugevusega poltmaterjale, nagu 304 ja 316, isegi paigaldamise etapis, kuna pöördemomenti ei kontrollita, võib polt olla ületanud materjali voolavuspiiri või isegi murdunud. Loomulikult, kui rõhukatse või töö alustamise ajal tekib leke, isegi kui poldid on jätkuvalt pingutatud, ei lähe poldi jõud üles ja leket ei saa peatada. Lisaks ei saa neid polte pärast lahtivõtmist uuesti kasutada, sest poldid on läbinud püsiva deformatsiooni ja poltide ristlõike suurus on muutunud väiksemaks ning pärast uuesti paigaldamist on need altid purunema.