(1) อะไรคือความแตกต่างพื้นฐานระหว่าง 304304L, 316 และ316Lวัสดุ?
304, 304L, 316 และ 316L เป็นวัสดุสแตนเลสที่ใช้กันทั่วไปในข้อต่อหน้าแปลน (รวมถึงหน้าแปลน องค์ประกอบการปิดผนึก และตัวยึด)
304, 304L, 316 และ 316L เป็นรหัสเกรดสแตนเลสของมาตรฐานวัสดุอเมริกัน (ANSI หรือ ASTM) ซึ่งเป็นของสแตนเลสออสเทนนิติก 300 ซีรีส์ เกรดที่สอดคล้องกับมาตรฐานวัสดุภายในประเทศ (GB/T) คือ 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L) สแตนเลสประเภทนี้มักเรียกรวมกันว่า 18-8 สแตนเลส
| เหล็กชุบสังกะสี |
304, 304L, 316 และ 316L มีคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และทางกลที่แตกต่างกันเนื่องจากองค์ประกอบและปริมาณโลหะผสมที่แตกต่างกัน เมื่อเทียบกับสแตนเลสทั่วไป มีความต้านทานการกัดกร่อน ทนความร้อน และประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดี ความต้านทานการกัดกร่อนของ 304L นั้นคล้ายคลึงกับ 304 แต่เนื่องจากปริมาณคาร์บอนของ 304L ต่ำกว่า 304 ความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนตามขอบเกรนจึงแข็งแกร่งกว่า 316 และ 316L เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีโมลิบดีนัม เนื่องจากการเติมโมลิบดีนัมทำให้ทนต่อการกัดกร่อนและทนความร้อนได้ดีกว่า 304 และ 304L ในทำนองเดียวกัน เนื่องจากปริมาณคาร์บอนของ 316L ต่ำกว่าของ 316 ความต้านทานต่อการกัดกร่อนของคริสตัลจึงดีกว่า สเตนเลสออสเทนนิติก 304, 304L, 316 และ 316L มีความแข็งแรงเชิงกลต่ำ ความแข็งแรงของผลผลิตอุณหภูมิห้องที่ 304 คือ 205MPa และ 304L คือ 170MPa ความแข็งแรงของผลผลิตอุณหภูมิห้องที่ 316 คือ 210MPa และ 316L คือ 200MPa ดังนั้นสลักเกลียวที่ทำจากพวกมันจึงอยู่ในประเภทสลักเกลียวที่มีกำลังต่ำ
ตารางที่ 1 ปริมาณคาร์บอน, % ความแข็งแรงของผลผลิตที่อุณหภูมิห้อง, MPa อุณหภูมิการทำงานสูงสุดที่แนะนำ, องศา
304 น้อยกว่าหรือเท่ากับ 008 205 816
304L น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.03 170 538
316 น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.08 210 816
316L น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.03 200 538
(2) เหตุใดข้อต่อหน้าแปลนจึงไม่ควรใช้สลักเกลียวที่ทำจากวัสดุเช่น 304 และ 316
ดังที่กล่าวไว้ในการบรรยายครั้งก่อน เหตุผลแรกสำหรับข้อต่อหน้าแปลนก็คือพื้นผิวการซีลของหน้าแปลนทั้งสองถูกแยกออกจากกันเนื่องจากแรงดันภายใน ส่งผลให้ความเค้นของปะเก็นลดลงตามลำดับ เหตุผลที่สองคือแรงโบลต์ผ่อนคลายเนื่องจากการคืบของปะเก็นหรือการคืบของโบลต์เองที่อุณหภูมิสูง ซึ่งยังช่วยลดความเครียดของปะเก็นทำให้ข้อต่อหน้าแปลนรั่วและล้มเหลว
ในการทำงานจริง แรงโบลต์คลายตัวเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ และแรงโบลต์ที่ขันแน่นครั้งแรกจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับข้อต่อหน้าแปลนภายใต้อุณหภูมิสูงและสภาวะวงจรที่รุนแรง หลังจากใช้งานไปแล้ว 10,000 ชั่วโมง การสูญเสียโหลดโบลต์มักจะเกิน 50% และจะสลายตัวเมื่อเวลาผ่านไปและอุณหภูมิเพิ่มขึ้น
เมื่อหน้าแปลนและสลักเกลียวทำจากวัสดุที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อหน้าแปลนทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนและสลักเกลียวเป็นสแตนเลส ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของวัสดุสลักเกลียวและหน้าแปลนจะแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของเหล็กสเตนเลสที่ 50 องศา (16.51×10-5/ องศา ) มีค่ามากกว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของเหล็กกล้าคาร์บอน (11.12×10-5/ องศา ) หลังจากที่อุปกรณ์ร้อนขึ้น เมื่อการขยายตัวของหน้าแปลนน้อยกว่าการขยายตัวของสลักเกลียว หลังจากประสานการเสียรูป การยืดตัวของสลักเกลียวจะลดลง ทำให้แรงของสลักเกลียวลดลง การหลวมอาจทำให้ข้อต่อหน้าแปลนรั่วได้ ดังนั้น เมื่อเชื่อมต่อหน้าแปลนอุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูงและหน้าแปลนท่อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุหน้าแปลนและสลักเกลียวแตกต่างกัน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุทั้งสองควรใกล้เคียงกันมากที่สุด
จะเห็นได้จาก (1) ว่าความแข็งแรงทางกลของสเตนเลสออสเทนนิติก เช่น 304 และ 316 อยู่ในระดับต่ำ ความแข็งแรงของผลผลิตอุณหภูมิห้องของ 304 มีเพียง 205MPa และของ 316 มีเพียง 210MPa ดังนั้น เพื่อปรับปรุงความสามารถของโบลต์ในการต้านทานการคลายตัวและความล้า จึงมีมาตรการเพื่อเพิ่มแรงโบลต์ในการติดตั้ง ตัวอย่างเช่น ในฟอรัมต่อๆ ไป จะกล่าวถึงว่าเมื่อใช้แรงโบลต์ในการติดตั้งสูงสุด ความเครียดของโบลต์ในการติดตั้งจะต้องถึง 70% ของความแข็งแรงของผลผลิตวัสดุโบลต์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องปรับปรุงระดับความแข็งแรงของวัสดุสลักเกลียวและใช้วัสดุสลักเกลียวเหล็กโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงหรือปานกลาง เห็นได้ชัดว่านอกเหนือจากเหล็กหล่อ หน้าแปลนที่ไม่ใช่โลหะ หรือปะเก็นยาง สำหรับหน้าแปลนที่มีระดับความดันสูงกว่า หรือปะเก็นกึ่งโลหะและโลหะที่มีความเค้นปะเก็นขนาดใหญ่ โบลต์วัสดุที่มีความแข็งแรงต่ำ เช่น 304 และ 316 เนื่องจาก แรงโบลต์ไม่เพียงพอที่จะเป็นไปตามข้อกำหนดการซีล
สิ่งที่ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษคือในมาตรฐานวัสดุสลักเกลียวสแตนเลสของอเมริกา 304 และ 316 มีสองประเภทตามลำดับ คือ B8 Cl.1 และ B8 Cl.2 ของ 304 และ B8M Cl.1 และ B8M Cl.2 ของ 316 Cl .1 ได้ผ่านการบำบัดด้วยสารละลายของแข็งคาร์ไบด์ ในขณะที่ Cl.2 ได้ผ่านการบำบัดเพื่อเสริมความเครียด นอกเหนือจากการบำบัดด้วยสารละลายที่เป็นของแข็ง แม้ว่าจะไม่มีความแตกต่างพื้นฐานในความต้านทานการกัดกร่อนของสารเคมีระหว่าง B8 Cl.2 และ B8 Cl.1 แต่ความแข็งแรงเชิงกลของ B8 Cl.2 ก็ได้รับการปรับปรุงอย่างมากเมื่อเทียบกับ B8 Cl.1 เช่น B8 Cl.2 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 /4" กำลังครากของวัสดุโบลต์คือ 550MPa ในขณะที่กำลังครากของวัสดุโบลต์ B8 Cl.1 ทุกเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 205MPa ซึ่งมากกว่าสองเท่าของความแตกต่าง 06Cr19Ni10 (304) และ 06Cr17Ni12Mo2 (316) ในประเทศ มาตรฐานวัสดุโบลต์แตกต่างจาก B8 Cl.1 เทียบเท่ากับ B8M Cl.1 [หมายเหตุ: วัสดุโบลต์ S30408 ใน GB/T 150.3 "การออกแบบภาชนะรับความดันส่วนที่ 3" เทียบเท่ากับ B8 Cl.2; S31608 เทียบเท่ากับ B8M CL.1.
จากเหตุผลข้างต้น GB/T 150.3 และ GB/T 38343 "กฎระเบียบทางเทคนิคสำหรับการติดตั้งข้อต่อหน้าแปลน" ระบุว่าไม่แนะนำให้ใช้ตามปกติ 304 (B8 Cl. 1) และ 316 (B8M Cl) สำหรับ หน้าแปลนอุปกรณ์แรงดันและข้อต่อหน้าแปลนท่อ .1) วัสดุโบลต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและรอบการทำงานที่รุนแรง ควรแทนที่ด้วย B8 Cl.2 (S30408) และ B8M Cl.2 เพื่อหลีกเลี่ยงแรงโบลต์ในการติดตั้งต่ำ
เป็นที่น่าสังเกตว่าเมื่อใช้วัสดุสลักเกลียวที่มีกำลังต่ำเช่น 304 และ 316 แม้ในระหว่างขั้นตอนการติดตั้ง โบลต์อาจเกินกำลังครากของวัสดุหรือแม้กระทั่งแตกหักเนื่องจากขาดการควบคุมแรงบิด โดยปกติแล้ว หากการรั่วไหลเกิดขึ้นระหว่างการทดสอบแรงดันหรือเมื่อเริ่มการทำงาน แม้ว่าจะขันโบลต์ต่อไปก็ตาม แรงโบลต์จะไม่เพิ่มขึ้นและจะไม่สามารถป้องกันการรั่วไหลได้ นอกจากนี้ โบลต์เหล่านี้ไม่สามารถนำมาใช้ซ้ำได้หลังจากถอดประกอบแล้ว เนื่องจากโบลต์มีการเปลี่ยนรูปอย่างถาวร และขนาดหน้าตัดของโบลต์มีขนาดเล็กลง และมีแนวโน้มที่จะบิดและแตกหักเมื่อติดตั้งใหม่
