14 Nov 2022
Flange Pamoja Sealing - Kwa nini nyenzo 304 hazipendekezi kwa bolts?
Wakati chuma cha kaboni au flanges za chuma cha pua hutumiwa na bolts za vifaa vya 304 katika kuziba pamoja kwa flange, matatizo ya kuvuja mara nyingi hutokea wakati wa operesheni. Hotuba hii itafanya uchambuzi wa ubora wa hii.
(1) Je, ni tofauti gani za msingi kati ya vifaa vya 304, 304L, 316 na 316L?
304, 304L, 316 na 316L ni alama za chuma cha pua ambazo hutumiwa sana katika viungo vilivyochomwa ikiwa ni pamoja na flanges, vitu vya kuziba na fasteners.
304, 304L, 316 na 316L ni majina ya daraja la chuma cha pua ya Kiwango cha Amerika cha Vifaa (ANSI au ASTM), ambayo ni ya safu ya 300 ya chuma cha pua cha austenitic. Viwango vinavyolingana na viwango vya vifaa vya ndani (GB / T) ni 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Aina hii ya chuma cha pua kawaida hujulikana kama chuma cha pua cha 18-8.
Tazama Jedwali 1, 304, 304L, 316 na 316L zina mali tofauti za kimwili, kemikali na mitambo kwa sababu ya kuongeza vitu vya alloying na kiasi. Ikilinganishwa na chuma cha kawaida cha pua, wana upinzani mzuri wa kutu, upinzani wa joto na utendaji wa usindikaji. Upinzani wa kutu wa 304L ni sawa na ule wa 304, lakini kwa sababu yaliyomo kwenye kaboni ya 304L ni chini kuliko ile ya 304, upinzani wake kwa kutu ya kati ni nguvu. 316 na 316L ni chuma cha pua cha molybdenum. Kwa sababu ya kuongeza molybdenum, upinzani wao wa kutu na upinzani wa joto ni bora kuliko wale wa 304 na 304L. Kwa njia hiyo hiyo, kwa sababu yaliyomo kwenye kaboni ya 316L ni chini kuliko ile ya 316, uwezo wake wa kupinga kutu ya kioo ni bora. Chuma cha pua cha Austenitic kama vile 304, 304L, 316 na 316L vina nguvu ya chini ya mitambo. Joto la joto la chumba nguvu ya 304 ni 205MPa, 304L ni 170MPa; joto la chumba nguvu ya 316 ni 210MPa, na 316L ni 200MPa. Kwa hivyo, bolts zilizotengenezwa kwao ni za bolts za daraja la chini.
Jedwali 1 Maudhui ya kaboni, % Joto la chumba cha joto la nguvu, MPa ilipendekeza kiwango cha juu cha joto la huduma, ° C
304 ≤0.08 205 816
304L ≤0.03 170 538
316 ≤0.08 210 816
316L ≤0.03 200 538
(2) Kwa nini viungo vya flange havitumii bolts za vifaa kama vile 304 na 316?
Kama ilivyoelezwa katika mihadhara iliyopita, pamoja flange kwanza hutenganisha nyuso za kuziba za flanges mbili kutokana na hatua ya shinikizo la ndani, na kusababisha kupungua kwa usawa katika dhiki ya gasket, na pili, kupumzika kwa nguvu ya bolt kutokana na kupumzika kwa kutambaa kwa gasket au kutambaa kwa bolt yenyewe kwa joto la juu, pia hupunguza mafadhaiko ya gasket, ili flange pamoja uvujaji na kushindwa.
Katika operesheni halisi, kupumzika kwa nguvu ya bolt ni kuepukika, na nguvu ya awali ya kuimarisha bolt itashuka kila wakati. Hasa kwa viungo vya flange chini ya joto la juu na hali kali ya mzunguko, baada ya masaa ya 10,000 ya operesheni, upotezaji wa mzigo wa bolt mara nyingi utazidi 50%, na itaambatana na kuendelea kwa wakati na kuongezeka kwa joto.
Wakati flange na bolt zinatengenezwa kwa vifaa tofauti, haswa wakati flange imetengenezwa kwa chuma cha kaboni na bolt imetengenezwa kwa chuma cha pua, mgawo wa upanuzi wa mafuta 2 ya nyenzo za bolt na flange ni tofauti, kama vile mgawo wa upanuzi wa mafuta ya chuma cha pua kwa 50 ° C (16.51×10-5 / ° C) ni kubwa kuliko mgawo wa upanuzi wa mafuta ya chuma cha kaboni (11.12×10-5 / ° C). Baada ya kifaa kuwaka, wakati upanuzi wa flange ni mdogo kuliko upanuzi wa bolt, baada ya deformation kuratibiwa, urefu wa bolt hupungua, na kusababisha nguvu ya bolt kupungua. Ikiwa kuna uhuru wowote, inaweza kusababisha kuvuja kwa viungo vya flange. Kwa hivyo, wakati vifaa vya juu vya joto na flange ya bomba vimeunganishwa, haswa mgawo wa upanuzi wa mafuta ya vifaa vya flange na bolt ni tofauti, mgawo wa upanuzi wa mafuta ya vifaa viwili unapaswa kuwa karibu iwezekanavyo.
Inaweza kuonekana kutoka (1) kwamba nguvu ya mitambo ya chuma cha pua cha austenitic kama vile 304 na 316 ni ya chini, na joto la chumba cha joto la 304 ni 205MPa tu, na ile ya 316 ni 210MPa tu. Kwa hivyo, ili kuboresha uwezo wa kupambana na uharibifu na kupambana na fatigue wa bolts, hatua za kuongeza nguvu ya bolt ya bolts za ufungaji zinachukuliwa. Kwa mfano, wakati nguvu ya juu ya ufungaji wa bolt inatumiwa katika jukwaa la kufuatilia, inahitajika kwamba mafadhaiko ya bolts za ufungaji hufikia 70% ya nguvu ya mavuno ya nyenzo za bolt, ili daraja la nguvu la nyenzo za bolt lazima ziboreshwe, na vifaa vya chuma vya juu au vya kati vya aloi hutumiwa. Kwa wazi, isipokuwa kwa chuma cha kutupwa, flanges zisizo zametallic au gaskets za mpira, kwa gaskets za nusu-metallic na chuma na flanges za daraja la shinikizo la juu au gaskets na mafadhaiko makubwa, bolts zilizotengenezwa kwa vifaa vya chini vya nguvu kama vile 304 na 316, kwa sababu ya nguvu ya bolt Haitoshi kukidhi mahitaji ya kuziba.
Kinachohitaji umakini maalum hapa ni kwamba katika kiwango cha vifaa vya chuma cha pua cha Amerika, 304 na 316 zina makundi mawili, ambayo ni B8 Cl.1 na B8 Cl.2 ya 304 na B8M Cl.1 na B8M Cl.2 ya 316. Cl.1 ni suluhisho thabiti linalotibiwa na carbides, wakati Cl.2 inapitia matibabu ya kuimarisha shida pamoja na matibabu thabiti ya suluhisho. Ingawa hakuna tofauti ya msingi katika upinzani wa kemikali kati ya B8 Cl.2 na B8 Cl.1, nguvu ya mitambo ya B8 Cl.2 imeboreshwa sana ikilinganishwa na B8 Cl.1, kama vile B8 Cl.2 na kipenyo cha 3/4 "Nguvu ya mavuno ya nyenzo za bolt ni 550MPa, wakati nguvu ya mavuno ya nyenzo za B8 Cl.1 bolt za kipenyo zote ni 205MPa tu, Tofauti kati ya hizo mbili ni zaidi ya mara mbili. Viwango vya vifaa vya ndani vya bolt 06Cr19Ni10 (304), 06Cr17Ni12Mo2 (316), na B8 Cl.1 ni sawa na B8M Cl.1. [Kumbuka: Vifaa vya bolt S30408 katika GB / T 150.3 "Bonyeza Vessel Sehemu ya Tatu Design" ni sawa na B8 Cl.2; S31608 ni sawa na B8M Cl.1.
Kwa mtazamo wa sababu hapo juu, GB / T 150.3 na GB / T38343 "Kanuni za Kiufundi za Ufungaji wa Pamoja wa Flange " zinaeleza kuwa flanges ya vifaa vya shinikizo na viungo vya bomba vya bomba hazipendekezi kutumia kawaida 304 (B8 Cl.1) na 316 (B8M Cl. . 1) Bolts ya vifaa, hasa katika joto la juu na hali kali ya mzunguko, inapaswa kubadilishwa na B8 Cl.2 (S30408) na B8M Cl.2 ili kuepuka nguvu ya chini ya ufungaji wa bolt.
Ni muhimu kutambua kwamba wakati vifaa vya bolt vya chini kama vile 304 na 316 vinatumika, hata wakati wa hatua ya ufungaji, kwa sababu torque haijadhibitiwa, bolt inaweza kuwa imezidi nguvu ya mavuno ya nyenzo, au hata kuvunjika. Kwa kawaida, ikiwa kuvuja hutokea wakati wa jaribio la shinikizo au kuanza kwa operesheni, hata ikiwa bolts zinaendelea kukaza, nguvu ya bolt haitapanda na kuvuja haiwezi kusimamishwa. Kwa kuongezea, bolts hizi haziwezi kutumika tena baada ya kutenganishwa, kwa sababu bolts zimepitia deformation ya kudumu, na saizi ya sehemu ya bolts imekuwa ndogo, na wanakabiliwa na kuvunjika baada ya kusakinisha tena.
(1) Je, ni tofauti gani za msingi kati ya vifaa vya 304, 304L, 316 na 316L?
304, 304L, 316 na 316L ni alama za chuma cha pua ambazo hutumiwa sana katika viungo vilivyochomwa ikiwa ni pamoja na flanges, vitu vya kuziba na fasteners.
304, 304L, 316 na 316L ni majina ya daraja la chuma cha pua ya Kiwango cha Amerika cha Vifaa (ANSI au ASTM), ambayo ni ya safu ya 300 ya chuma cha pua cha austenitic. Viwango vinavyolingana na viwango vya vifaa vya ndani (GB / T) ni 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Aina hii ya chuma cha pua kawaida hujulikana kama chuma cha pua cha 18-8.
Tazama Jedwali 1, 304, 304L, 316 na 316L zina mali tofauti za kimwili, kemikali na mitambo kwa sababu ya kuongeza vitu vya alloying na kiasi. Ikilinganishwa na chuma cha kawaida cha pua, wana upinzani mzuri wa kutu, upinzani wa joto na utendaji wa usindikaji. Upinzani wa kutu wa 304L ni sawa na ule wa 304, lakini kwa sababu yaliyomo kwenye kaboni ya 304L ni chini kuliko ile ya 304, upinzani wake kwa kutu ya kati ni nguvu. 316 na 316L ni chuma cha pua cha molybdenum. Kwa sababu ya kuongeza molybdenum, upinzani wao wa kutu na upinzani wa joto ni bora kuliko wale wa 304 na 304L. Kwa njia hiyo hiyo, kwa sababu yaliyomo kwenye kaboni ya 316L ni chini kuliko ile ya 316, uwezo wake wa kupinga kutu ya kioo ni bora. Chuma cha pua cha Austenitic kama vile 304, 304L, 316 na 316L vina nguvu ya chini ya mitambo. Joto la joto la chumba nguvu ya 304 ni 205MPa, 304L ni 170MPa; joto la chumba nguvu ya 316 ni 210MPa, na 316L ni 200MPa. Kwa hivyo, bolts zilizotengenezwa kwao ni za bolts za daraja la chini.
Jedwali 1 Maudhui ya kaboni, % Joto la chumba cha joto la nguvu, MPa ilipendekeza kiwango cha juu cha joto la huduma, ° C
304 ≤0.08 205 816
304L ≤0.03 170 538
316 ≤0.08 210 816
316L ≤0.03 200 538
(2) Kwa nini viungo vya flange havitumii bolts za vifaa kama vile 304 na 316?
Kama ilivyoelezwa katika mihadhara iliyopita, pamoja flange kwanza hutenganisha nyuso za kuziba za flanges mbili kutokana na hatua ya shinikizo la ndani, na kusababisha kupungua kwa usawa katika dhiki ya gasket, na pili, kupumzika kwa nguvu ya bolt kutokana na kupumzika kwa kutambaa kwa gasket au kutambaa kwa bolt yenyewe kwa joto la juu, pia hupunguza mafadhaiko ya gasket, ili flange pamoja uvujaji na kushindwa.
Katika operesheni halisi, kupumzika kwa nguvu ya bolt ni kuepukika, na nguvu ya awali ya kuimarisha bolt itashuka kila wakati. Hasa kwa viungo vya flange chini ya joto la juu na hali kali ya mzunguko, baada ya masaa ya 10,000 ya operesheni, upotezaji wa mzigo wa bolt mara nyingi utazidi 50%, na itaambatana na kuendelea kwa wakati na kuongezeka kwa joto.
Wakati flange na bolt zinatengenezwa kwa vifaa tofauti, haswa wakati flange imetengenezwa kwa chuma cha kaboni na bolt imetengenezwa kwa chuma cha pua, mgawo wa upanuzi wa mafuta 2 ya nyenzo za bolt na flange ni tofauti, kama vile mgawo wa upanuzi wa mafuta ya chuma cha pua kwa 50 ° C (16.51×10-5 / ° C) ni kubwa kuliko mgawo wa upanuzi wa mafuta ya chuma cha kaboni (11.12×10-5 / ° C). Baada ya kifaa kuwaka, wakati upanuzi wa flange ni mdogo kuliko upanuzi wa bolt, baada ya deformation kuratibiwa, urefu wa bolt hupungua, na kusababisha nguvu ya bolt kupungua. Ikiwa kuna uhuru wowote, inaweza kusababisha kuvuja kwa viungo vya flange. Kwa hivyo, wakati vifaa vya juu vya joto na flange ya bomba vimeunganishwa, haswa mgawo wa upanuzi wa mafuta ya vifaa vya flange na bolt ni tofauti, mgawo wa upanuzi wa mafuta ya vifaa viwili unapaswa kuwa karibu iwezekanavyo.
Inaweza kuonekana kutoka (1) kwamba nguvu ya mitambo ya chuma cha pua cha austenitic kama vile 304 na 316 ni ya chini, na joto la chumba cha joto la 304 ni 205MPa tu, na ile ya 316 ni 210MPa tu. Kwa hivyo, ili kuboresha uwezo wa kupambana na uharibifu na kupambana na fatigue wa bolts, hatua za kuongeza nguvu ya bolt ya bolts za ufungaji zinachukuliwa. Kwa mfano, wakati nguvu ya juu ya ufungaji wa bolt inatumiwa katika jukwaa la kufuatilia, inahitajika kwamba mafadhaiko ya bolts za ufungaji hufikia 70% ya nguvu ya mavuno ya nyenzo za bolt, ili daraja la nguvu la nyenzo za bolt lazima ziboreshwe, na vifaa vya chuma vya juu au vya kati vya aloi hutumiwa. Kwa wazi, isipokuwa kwa chuma cha kutupwa, flanges zisizo zametallic au gaskets za mpira, kwa gaskets za nusu-metallic na chuma na flanges za daraja la shinikizo la juu au gaskets na mafadhaiko makubwa, bolts zilizotengenezwa kwa vifaa vya chini vya nguvu kama vile 304 na 316, kwa sababu ya nguvu ya bolt Haitoshi kukidhi mahitaji ya kuziba.
Kinachohitaji umakini maalum hapa ni kwamba katika kiwango cha vifaa vya chuma cha pua cha Amerika, 304 na 316 zina makundi mawili, ambayo ni B8 Cl.1 na B8 Cl.2 ya 304 na B8M Cl.1 na B8M Cl.2 ya 316. Cl.1 ni suluhisho thabiti linalotibiwa na carbides, wakati Cl.2 inapitia matibabu ya kuimarisha shida pamoja na matibabu thabiti ya suluhisho. Ingawa hakuna tofauti ya msingi katika upinzani wa kemikali kati ya B8 Cl.2 na B8 Cl.1, nguvu ya mitambo ya B8 Cl.2 imeboreshwa sana ikilinganishwa na B8 Cl.1, kama vile B8 Cl.2 na kipenyo cha 3/4 "Nguvu ya mavuno ya nyenzo za bolt ni 550MPa, wakati nguvu ya mavuno ya nyenzo za B8 Cl.1 bolt za kipenyo zote ni 205MPa tu, Tofauti kati ya hizo mbili ni zaidi ya mara mbili. Viwango vya vifaa vya ndani vya bolt 06Cr19Ni10 (304), 06Cr17Ni12Mo2 (316), na B8 Cl.1 ni sawa na B8M Cl.1. [Kumbuka: Vifaa vya bolt S30408 katika GB / T 150.3 "Bonyeza Vessel Sehemu ya Tatu Design" ni sawa na B8 Cl.2; S31608 ni sawa na B8M Cl.1.
Kwa mtazamo wa sababu hapo juu, GB / T 150.3 na GB / T38343 "Kanuni za Kiufundi za Ufungaji wa Pamoja wa Flange " zinaeleza kuwa flanges ya vifaa vya shinikizo na viungo vya bomba vya bomba hazipendekezi kutumia kawaida 304 (B8 Cl.1) na 316 (B8M Cl. . 1) Bolts ya vifaa, hasa katika joto la juu na hali kali ya mzunguko, inapaswa kubadilishwa na B8 Cl.2 (S30408) na B8M Cl.2 ili kuepuka nguvu ya chini ya ufungaji wa bolt.
Ni muhimu kutambua kwamba wakati vifaa vya bolt vya chini kama vile 304 na 316 vinatumika, hata wakati wa hatua ya ufungaji, kwa sababu torque haijadhibitiwa, bolt inaweza kuwa imezidi nguvu ya mavuno ya nyenzo, au hata kuvunjika. Kwa kawaida, ikiwa kuvuja hutokea wakati wa jaribio la shinikizo au kuanza kwa operesheni, hata ikiwa bolts zinaendelea kukaza, nguvu ya bolt haitapanda na kuvuja haiwezi kusimamishwa. Kwa kuongezea, bolts hizi haziwezi kutumika tena baada ya kutenganishwa, kwa sababu bolts zimepitia deformation ya kudumu, na saizi ya sehemu ya bolts imekuwa ndogo, na wanakabiliwa na kuvunjika baada ya kusakinisha tena.