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螺栓法兰垫片密封,为什么螺栓不建议用 304材料

时间:2024-11-04 09:52:34 发布人:泵阀


   在法兰接头密封中当碳钢或不锈钢法兰配用 304 材料螺栓时,在运行状态时常会发生泄漏问题。本讲 将对此作一定性的剖析。
1) 304、304L、316 和 316L 材料有什么基本区别?
     304、304L、316 和 316L 是法兰接头(包括法兰、密封元件和紧固件)中通常选用的不锈钢种材料。
     304、304L、316 和 316L 是美材料标准(ANSI 或 ASTM)的不锈钢种代号,隶属于奥氏体不锈钢的 300 系列一类钢。与国内材料标准(GB/T)对应的牌号是 06Cr19Ni10(304)、022Cr19Ni10(304L)、06Cr17Ni12Mo2 (316)、022Cr17Ni12Mo2(316L)。通常把这类不锈钢统称为 18—8不锈钢。

表 1 含碳量,% 室温屈服强度,MPa 推荐高使用温度,℃ 
304    ≤0.08        205               816 
304L   ≤0.03        170               538 
316    ≤0.08        210               816
316L   ≤0.03        200              538 
    304、304L、316 和 316L 由于加入合金元素和加入量的不同,其理化和机械性能也是不同的, 与普通不锈钢相比,它们具有良好的耐蚀性、耐热性和加工性能。304L 的耐蚀性与 304 相似,但因 304L 的含碳量比304低,故其抗晶间腐蚀能力更强。316、316L 是含钼不锈钢,因添加钼元素,故其耐蚀性和 耐热性比304、304L 更优异。同理,因316L 的含碳量比316 低,故其抗晶腐蚀能力更优良。304、304L、316 和 316L 一类奥氏体不锈钢的力学强度低,304的室温屈服强度为205MPa,304L 为 170MPa;316 的室温 屈服强度为210MPa,316L 为 200MPa。因此,用它们制作的螺栓属于低强度级别的螺栓。
2) 为什么法兰接头不应采用 304 和 316 等一类材料的螺栓? 
    如前面几讲所述,法兰接头一是因内压力作用使两法兰密封面分离,引起垫片应力相应减少,二是因 高温下垫片蠕变松弛或螺栓本身蠕变引起螺栓力松弛,同样使垫片应力下降,以至法兰接头发生泄漏失效。
    实际运行中,螺栓力松弛是不可避免的,初始拧紧的螺栓力总会随时间而有所跌落。特别是处于高温 和剧烈循环工况的法兰接头,经过10000 小时运行后,螺栓载荷损失常会超过50%,并随时间的延续和温度 的提高而衰减下去。
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