Pengedap Bersama Flange - Mengapa bahan 304 tidak disyorkan untuk bolt?
Apabila bebibir keluli karbon atau keluli tahan karat digunakan dengan 304 bolt bahan dalam pengedap bersama bebibir, masalah kebocoran sering berlaku semasa operasi. Kuliah ini akan membuat analisis kualitatif ini.
(1) Apakah perbezaan asas antara bahan 304, 304L, 316 dan 316L?
304, 304L, 316 dan 316L adalah gred keluli tahan karat yang biasa digunakan dalam sendi bebibir termasuk bebibir, elemen pengedap dan pengikat.
304, 304L, 316 dan 316L adalah sebutan gred keluli tahan karat Standard Amerika untuk Bahan (ANSI atau ASTM), yang tergolong dalam siri 300 keluli tahan karat austenit. Gred yang sepadan dengan piawaian bahan domestik (GB/T) ialah 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Keluli tahan karat jenis ini biasanya dirujuk secara kolektif sebagai keluli tahan karat 18-8.
Lihat Jadual 1, 304, 304L, 316 dan 316L mempunyai sifat fizikal, kimia dan mekanikal yang berbeza kerana penambahan unsur dan jumlah pengaloian. Berbanding dengan keluli tahan karat biasa, mereka mempunyai rintangan kakisan yang baik, rintangan haba dan prestasi pemprosesan . Rintangan kakisan 304L adalah serupa dengan 304, tetapi kerana kandungan karbon 304L lebih rendah daripada 304, rintangannya terhadap kakisan intergranular lebih kuat. 316 dan 316L adalah keluli tahan karat yang mengandungi molibdenum. Oleh kerana penambahan molibdenum, rintangan kakisan dan rintangan haba mereka lebih baik daripada 304 dan 304L. Dengan cara yang sama, kerana kandungan karbon 316L lebih rendah daripada 316, keupayaannya untuk menahan kakisan kristal adalah lebih baik. Keluli tahan karat austenit seperti 304, 304L, 316 dan 316L mempunyai kekuatan mekanikal yang rendah. Kekuatan hasil suhu bilik 304 ialah 205MPa, 304L ialah 170MPa; kekuatan hasil suhu bilik 316 ialah 210MPa, dan 316L ialah 200MPa. Oleh itu, bolt yang diperbuat daripada mereka tergolong dalam bolt gred rendah kekuatan.
Jadual 1 Kandungan karbon, % Kekuatan hasil suhu bilik, MPa Disyorkan suhu perkhidmatan maksimum, °C
304 ≤0.08 205 816
304L ≤0.03 170 538
316 ≤0.08 210 816
316L ≤0.03 200 538
(2) Mengapa sendi bebibir tidak boleh menggunakan bolt bahan seperti 304 dan 316?
Seperti yang disebutkan dalam kuliah sebelumnya, sendi bebibir pertama memisahkan permukaan pengedap kedua-dua bebibir akibat tindakan tekanan dalaman, mengakibatkan penurunan yang sepadan dalam tekanan gasket, dan kedua, kelonggaran daya bolt kerana kelonggaran gasket atau merayap bolt itu sendiri pada suhu tinggi , Juga mengurangkan tekanan gasket, supaya flange bersama bocor dan gagal.
Dalam operasi sebenar, kelonggaran daya bolt tidak dapat dielakkan, dan daya bolt pengetatan awal akan sentiasa turun dari masa ke masa. Terutama untuk sendi bebibir di bawah suhu tinggi dan keadaan kitaran yang teruk, selepas 10,000 jam beroperasi, kehilangan beban bolt selalunya melebihi 50%, dan ia akan mengecilkan dengan penerusan masa dan peningkatan suhu.
Apabila bebibir dan bolt diperbuat daripada bahan yang berbeza, terutamanya apabila bebibir diperbuat daripada keluli karbon dan bolt diperbuat daripada keluli tahan karat, pekali pengembangan haba 2 bahan bolt dan bebibir adalah berbeza, seperti pekali pengembangan haba keluli tahan karat pada 50°C (16.51×10-5/ °C) adalah lebih besar daripada pekali pengembangan haba keluli karbon (11.12×10-5/°C). Selepas peranti dipanaskan, apabila pengembangan bebibir lebih kecil daripada pengembangan bolt, selepas ubah bentuk diselaraskan, pemanjangan bolt berkurangan, menyebabkan daya bolt berkurangan. Sekiranya terdapat kelonggaran, ia boleh menyebabkan kebocoran pada sendi bebibir. Oleh itu, apabila bebibir peralatan suhu tinggi dan bebibir paip disambungkan, terutamanya pekali pengembangan haba flange dan bahan bolt adalah berbeza, pekali pengembangan haba kedua-dua bahan harus sedekat mungkin.
Dapat dilihat dari (1) bahawa kekuatan mekanikal keluli tahan karat austenit seperti 304 dan 316 adalah rendah, dan kekuatan hasil suhu bilik 304 hanya 205MPa, dan 316 hanya 210MPa. Oleh itu, untuk meningkatkan keupayaan anti-kelonggaran dan anti-keletihan bolt, langkah-langkah untuk meningkatkan daya bolt pemasangan diambil. Sebagai contoh, apabila daya bolt pemasangan maksimum digunakan dalam forum susulan, diperlukan tekanan bolt pemasangan mencapai 70% kekuatan hasil bahan bolt , supaya gred kekuatan bahan bolt mesti diperbaiki, dan bahan bolt keluli aloi kekuatan tinggi atau sederhana digunakan. Jelas sekali, kecuali besi tuang, bebibir bukan logam atau gasket getah, untuk gasket separa logam dan logam dengan bebibir gred tekanan tinggi atau gasket dengan tekanan yang lebih besar, bolt yang diperbuat daripada bahan berkekuatan rendah seperti 304 dan 316, kerana daya bolt Tidak mencukupi untuk memenuhi keperluan pengedap. Apa yang memerlukan perhatian khusus di sini ialah dalam standard bahan bolt keluli tahan karat Amerika, 304 dan 316 mempunyai dua kategori, iaitu B8 Cl.1 dan B8 Cl.2 daripada 304 dan B8M Cl.1 dan B8M Cl.2 sebanyak 316. Cl.1 adalah penyelesaian pepejal yang dirawat dengan karbid, manakala Cl.2 menjalani rawatan pengukuhan ketegangan selain rawatan penyelesaian pepejal. Walaupun tidak ada perbezaan asas dalam rintangan kimia antara B8 Cl.2 dan B8 Cl.1, kekuatan mekanikal B8 Cl.2 jauh lebih baik berbanding B8 Cl.1, seperti B8 Cl.2 dengan diameter 3/4 "Kekuatan hasil bahan bolt ialah 550MPa, manakala kekuatan hasil bahan bolt B8 Cl.1 semua diameter hanya 205MPa, Perbezaan antara keduanya adalah lebih daripada dua kali. Piawaian bahan bolt domestik 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316), dan B8 Cl.1 bersamaan dengan B8M Cl.1. [Nota: Bahan bolt S30408 dalam GB/T 150.3 "Kapal Tekanan Bahagian Tiga Reka Bentuk" bersamaan dengan B8 Cl.2; S31608 bersamaan dengan B8M Cl.1.
Memandangkan sebab-sebab di atas, GB/T 150.3 dan GB/T38343 "Peraturan Teknikal untuk Pemasangan Bersama Flange" menetapkan bahawa bebibir peralatan tekanan dan sambungan bebibir paip tidak disyorkan untuk menggunakan 304 (B8 Cl.1) dan 316 (B8M Cl. biasa. 1) Bolt bahan, terutamanya dalam suhu tinggi dan keadaan kitaran yang teruk, harus diganti dengan B8 Cl.2 (S30408) dan B8M Cl.2 untuk mengelakkan daya bolt pemasangan yang rendah.
Perlu diingat bahawa apabila bahan bolt berkekuatan rendah seperti 304 dan 316 digunakan, walaupun semasa peringkat pemasangan, kerana tork tidak dikawal, bolt mungkin melebihi kekuatan hasil bahan, atau bahkan patah. Sememangnya, jika kebocoran berlaku semasa ujian tekanan atau permulaan operasi, walaupun bolt terus diketatkan, daya bolt tidak akan naik dan kebocoran tidak dapat dihentikan. Di samping itu, bolt ini tidak boleh digunakan semula selepas dibongkar, kerana bolt telah mengalami ubah bentuk kekal, dan saiz keratan rentas bolt telah menjadi lebih kecil, dan mereka terdedah kepada kerosakan selepas pemasangan semula.
