剖析螺栓法兰垫片组合密封,为什么螺栓不建

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??这是“流程工业”发布的第篇文章在法兰接头密封中当碳钢或不锈钢法兰配用材料螺栓时，在运行状态时常会发生泄漏问题。本期流程君将对此作一定性的剖析。

、L、和L材料有什么基本区别？

、L、和L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。简言之，能抵抗大气腐蚀的钢叫不锈钢，而能抵抗化学介质腐蚀的钢叫耐酸钢。通常使用的不锈钢类型为、L、、L，是美国材料标准(ANSI或ASTM)的不锈钢种代号，隶属于奥氏体不锈钢的系列一类钢。与国内材料标准(GB/T)对应的牌号是06Cr19Ni10（）、Cr19Ni10（L）、06Cr17Ni12Mo2（）、Cr17Ni12Mo2（L）。通常把这类不锈钢统称为18—8不锈钢。、L、和L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。L的耐蚀性与相似，但因L的含碳量比低，故其抗晶间腐蚀能力更强。、L是含钼不锈钢，因添加钼元素，故其耐蚀性和耐热性比、L更优异。同理，因L的含碳量比低，故其抗晶腐蚀能力更优良。、L、和L一类奥氏体不锈钢的力学强度低，的室温屈服强度为MPa，L为MPa；的室温屈服强度为MPa，L为MPa。因此，用它们制作的螺栓属于低强度级别的螺栓。

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不锈钢

不锈钢是普遍且应用广泛的钢种，具有良好的耐腐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；加工性能好，韧性高。广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。在大气中耐腐蚀，如果是工业性气氛或重污染地区，则需要及时清洁以避免腐蚀。不锈钢为国家认可的食品级不锈钢。

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不锈钢

与在化学成分上的最主要区别就是含Mo，而且一般公认，的耐腐蚀性更好些，比在高温环境下更耐腐蚀。可在苛酷的高温条件下使用；加工硬化性好（加工后弱或无磁性）；固溶状态无磁性；良好的焊接性能。使用范围广，比如化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备，食品工业、沿海地区设施等。

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牌号中的“L”

我们都知道不锈钢包含了多种元素，而碳化物含量比一般含量减少的金属，会在牌号后面加上一个“L”来表示——比如L、L。为什么要减少碳化物呢？主要是为了防止“晶间腐蚀”。晶间腐蚀指的是金属在高温焊接的过程中，析出碳化物。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。而且金属表面往往仍是完好的，但不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。

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L不锈钢

作为低碳的钢，在一般状态下，其耐腐蚀性与钢相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶间腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，也能保持良好的耐蚀性，可在-℃～℃下使用。

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L不锈钢

作为钢种的低碳系列，除与钢有相同的特性外，它的抗晶间腐蚀性好。它可应用于抗晶间腐蚀性要求高的产品以及化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，化工厂等领域。较高的晶间腐蚀敏感性并不意味着非低碳材料就更容易腐蚀。在高氯环境中，这种敏感性也越高。L的Mo含量使得该钢种拥有很好的抗点蚀能力，可以安全的应用于含Cl－等卤素离子环境。

为什么法兰接头不应采用和等一类材料的螺栓?

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。当法兰和螺栓为不同一材料，尤其当法兰为碳钢，螺栓为不锈钢时，因螺栓和法兰材料的热膨胀系数2不同，如50℃下不锈钢的热膨胀系数（16.51×10-5／℃)比碳钢热膨胀系数（11.12×10-5／℃)大，装置升温后，当法兰的膨胀量小于螺栓的膨胀量时，在变形协调后，螺栓伸长量减小引起螺栓力的松弛，就可能导致法兰接头发生泄漏。因此，高温的设备法兰和管法兰接头时，特别是法兰和螺栓材料的热膨胀系数不同，尽可能使两者材料的热膨胀系数相近。和一类奥氏体不锈钢的力学强度低，的室温屈服强度仅为MPa，也只有MPa。因此，为了提高螺栓抗松弛和抗疲劳的能力，采取提高安装螺栓力的措施，如在后续的讲坛中将会讲到采用最大安装螺栓力时，要求安装螺栓应力达到70%的螺栓材料屈服强度，这样就必须提高螺栓材料的强度等级，采用高强度或中强度合金钢螺栓材料。显易而见，除铸铁、非金属法兰或橡胶垫片外，对于压力等级较高法兰或垫片应力较大的半金属和金属垫片，、这类低强度材料螺栓，因螺栓力不够而达不到密封要求。这里需要特别

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