螺栓法兰垫片组合密封,为什么螺栓不建议用
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。
()、L、36和36L材料有什么基本区别?
、L、36和36L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、36和36L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06Cr9Ni0()、Cr9Ni0(L)、06Cr7Ni2Mo2(36)、Cr7Ni2Mo2(36L)。通常把这类不锈钢统称为8—8不锈钢。
参见表,、L、36和36L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。36、36L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36L的含碳量比36低,故其抗晶腐蚀能力更优良。、L、36和36L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70MPa;36的室温屈服强度为20MPa,36L为MPa。因此,用它们制作的螺栓属于低强度级别的螺栓。
表含碳量,%室温屈服强度,MPa推荐最高使用温度,℃
≤0.0886
L≤0.
36≤0.
36L≤0.03538
(2)为什么法兰接头不应采用和36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(6.5×0-5/℃)比碳钢热膨胀系数(.2×0-5/℃)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()可见,和36一类奥氏体不锈钢的力学强度低,的室温屈服强度仅为MPa,36也只有20MPa。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,、36这类低强度材料螺栓,因螺栓力不够而达不到密封要求。
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