法兰接头密封为什么螺栓不建议用不锈钢材

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。本讲将对此作一定性的剖析。不锈钢材质，螺柱与螺纹过渡区无弧段，存在应力集中的可能

(1)、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。

、L、和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。

参见表1，、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。

表1含碳量，%室温屈服强度，MPa推荐最高使用温度，℃

≤0.08816

L≤0.03538

≤0.08816

L≤0.03538

(2)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。

由(1)可见，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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