Precauções para o uso de parafusos de material 304 e 316
304, 304L, 316 e 316L são materiais de aço inoxidável comumente usados nas juntas do flange, incluindo flanges, elementos de vedação e prendedores.
304, 304L, 316 e 316L são designações de aço inoxidável americano (ANSI ou ASTM) pertencentes à série 300 de aços inoxidáveis austeníticos. Os graus correspondentes ao padrão de material doméstico (GB/T) são 06cr19ni10 (304), 022CR19NI10 (304L), 06CR17NI12MO2 (316), 022CR17NI12MO2 (316L). Esse tipo de aço inoxidável geralmente é referido como 18-8 aço inoxidável.
Consulte a Tabela 1. 304, 304L, 316 e 316L devido à adição de elementos de liga e à quantidade de diferentes propriedades físicas, químicas e mecânicas também são diferentes, em comparação com o aço inoxidável comum, eles têm boa resistência à corrosão, resistência ao calor e propriedades de processamento. A resistência à corrosão de 304L é semelhante à de 304, mas como o teor de carbono de 304L é menor que o de 304, sua resistência à corrosão intergranular é mais forte. 316, 316L é molibdênio contendo aço inoxidável, devido à adição de elemento molibdênio, portanto, sua resistência à corrosão e resistência ao calor que 304, 304L são melhores. Da mesma forma, como o teor de carbono de 316L é menor que o de 316, sua resistência à corrosão do cristal é melhor. A resistência mecânica de aços inoxidáveis austeníticos 304, 304L, 316 e 316L é baixa, e a resistência ao escoamento de 304 é de 205MPa à temperatura ambiente e 304L é 170MPa. A resistência ao escoamento de 316 à temperatura ambiente é de 210MPa e a de 316L é de 200MPa. Portanto, os parafusos feitos deles pertencem à classe de baixa resistência de parafusos.
Tabela 1 Conteúdo do carbono, % de força de escoamento à temperatura ambiente, MPA recomendou a temperatura máxima de operação, ℃
304 ≤0,08 205 816
304L ≤0,03 170 538
316 ≤0,08 210 816
316L ≤0,03 200 538
(2) Por que a articulação do flange não deve usar parafusos de 304 e 316 materiais?
Como mencionado anteriormente, a articulação do flange se deve à ação de pressão interna para separar a superfície de vedação dos dois flanges, fazendo com que a tensão da junta diminua de acordo, e a segunda se deve ao relaxamento de fluência da junta em alta temperatura ou do parafuso Causada pela fluência do relaxamento da força do parafuso, o que também faz com que a tensão da junta diminua e a falha de vazamento da articulação do flange.
Na operação real, o relaxamento da força do parafuso é inevitável, e a força do parafuso do aperto inicial sempre cai com o tempo. Especialmente na articulação do flange, sob alta temperatura e condições intensas do ciclo, após 10.000 horas de operação, a perda de carga do parafuso geralmente excede 50%e diminui com a continuação do tempo e o aumento da temperatura.
Quando o flange e o parafuso são materiais diferentes, especialmente quando o flange é o aço carbono e o parafuso é de aço inoxidável, porque o coeficiente de expansão térmica do material do parafuso e do flange é diferente, como o coeficiente de expansão térmica de aço inoxidável a 50 ℃ ( 16,51 × 10-5 / ℃) é maior que o coeficiente de expansão térmica do aço carbono (11,12 × 10-5 / ℃), o dispositivo é aquecido. Quando a expansão do flange é menor que a expansão do parafuso, após a coordenação da deformação, a redução do alongamento do parafuso causa o relaxamento da força do parafuso, o que pode levar ao vazamento da articulação do flange. Portanto, quando o flange de equipamento de alta temperatura e a articulação do flange do tubo, especialmente o coeficiente de expansão térmica do flange e o material do parafuso é diferente, o coeficiente de expansão térmica dos dois materiais é semelhante o mais longe possível.
Pode -se ver de (1) que a resistência mecânica de 304 e 316 aço inoxidável austenítico é baixa, e a resistência ao escoamento de 304 à temperatura ambiente é de apenas 205MPa, e a de 316 é de apenas 210MPa. Portanto, a fim de melhorar a capacidade de anti-relaxação e anti-fadiga dos parafusos, tome medidas para melhorar a força do parafuso de instalação, como a força máxima do parafuso de instalação será discutida no fórum subsequente, a tensão do parafuso de instalação é necessária para alcançar 70% da força de escoamento do material do parafuso, por isso é necessário melhorar a força do material do parafuso, o uso de material de parafuso de aço de alta resistência ou alta resistência. É fácil ver que, além de ferro fundido, flanges não metálicas ou juntas de borracha, para juntas semi-metal e metal com graus de pressão mais altos ou tensão de junta, 304, 316 esses parafusos de material de baixa resistência não podem atender aos requisitos de vedação Devido à força de parafuso insuficiente.
O que precisa de atenção especial aqui é que 304 e 316 têm duas categorias no padrão do material do parafuso de aço inoxidável dos Estados Unidos, a saber, b8 cl.1 e b8 cl.2 de 304 e b8m cl.1 e b8m cl.2 de 316. Cl. 1 é tratado com solução sólida de carboneto, enquanto o Cl.2 é tratado com fortalecimento de tensão, além do tratamento de solução sólida. Embora não haja diferença fundamental entre B8 Cl.2 e B8 Cl.1 na resistência à corrosão química, a resistência mecânica de B8 Cl.2 é significativamente melhorada em comparação com B8 Cl.1, como a resistência de escoamento do parafuso B8 Cl.2 Material com um diâmetro de 3/4 "é 550mpa. A resistência ao escoamento de todos os diâmetros de materiais de parafuso B8cl.1 é de apenas 205mpa, mais que o dobro da diferença entre os dois. O padrão de parafuso doméstico padrão 06CR19NI10 (304), 06CR17NI12MO2 (316 ) e B8Cl.1 e B8M CL.1 equivalente. [Nota: O material do parafuso S30408 em GB/T 150.3 "Vaso de pressão Parte III Projeto" é equivalente a B8 Cl.2; S31608 é equivalente a B8M Cl.1.
Em vista dos motivos acima, GB/ T 150.3 e GB/ T38343 "Regulamentos técnicos para instalação da articulação do flange" estipulam que os parafusos usuais 304 (B8 Cl.1) e 316 (B8M Cl.1) para flanges de equipamento de pressão e tubos Flanges não são recomendados, especialmente em alta temperatura e condições intensas do ciclo. B8 Cl.2 (S30408) e B8M Cl.2 devem ser substituídos para evitar forças de parafusos de montagem baixos.
Vale a pena notar que, quando materiais de parafuso de baixa resistência, como 304 e 316, são usados, mesmo no estágio de instalação, o parafuso pode exceder a força de escoamento do material ou até quebrar devido à ausência de controle de torque. Naturalmente, se houver um vazamento no teste de pressão ou no início da operação, mesmo que o parafuso continuar apertando, a força do parafuso não aumentará e o vazamento não poderá ser evitado. Além disso, esses parafusos não podem ser reutilizados após a remoção, porque os parafusos produziram deformação permanente, o tamanho da seção do parafuso se torna menor e, em seguida, a instalação é fácil de quebrar.
