ختم مفصل شفة - لماذا لا ينصح باستخدام مادة 304 للمسامير؟
عند استخدام الشفاه المصنوعة من الفولاذ الكربوني أو الفولاذ المقاوم للصدأ مع 304 براغي مادية في ختم وصلة شفة ، غالبا ما تحدث مشاكل التسرب أثناء التشغيل. ستقدم هذه المحاضرة تحليلا نوعيا لهذا.
(1) ما هي الاختلافات الأساسية بين المواد 304 و 304L و 316 و 316L؟
304 و 304L و 316 و 316L هي درجات الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدمة بشكل شائع في الوصلات ذات الحواف بما في ذلك الشفاه وعناصر الختم والسحابات.
304 و 304L و 316 و 316L هي تسميات درجة الفولاذ المقاوم للصدأ للمعيار الأمريكي للمواد (ANSI أو ASTM) ، والتي تنتمي إلى سلسلة 300 من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي. الدرجات المقابلة لمعايير المواد المحلية (GB / T) هي 06Cr19Ni10 (304) ، 022Cr19Ni10 (304L) ، 06Cr17Ni12Mo2 (316) ، 022Cr17Ni12Mo2 (316L). عادة ما يشار إلى هذا النوع من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل جماعي باسم الفولاذ المقاوم للصدأ 18-8.
انظر الجدول 1 و 304 و 304L و 316 و 316L لها خصائص فيزيائية وكيميائية وميكانيكية مختلفة بسبب إضافة عناصر وكميات صناعة السبائك. بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ العادي ، لديهم مقاومة جيدة للتآكل ومقاومة الحرارة وأداء المعالجة. تشبه مقاومة التآكل 304L مقاومة 304 ، ولكن نظرا لأن محتوى الكربون في 304L أقل من 304 ، فإن مقاومته للتآكل بين الخلايا الحبيبية أقوى. 316 و 316L عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ يحتوي على الموليبدينوم. بسبب إضافة الموليبدينوم ، فإن مقاومتها للتآكل ومقاومة الحرارة أفضل من تلك الموجودة في 304 و 304L. بنفس الطريقة ، نظرا لأن محتوى الكربون في 316L أقل من محتوى 316 ، فإن قدرته على مقاومة التآكل البلوري أفضل. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مثل 304 و 304L و 316 و 316L له قوة ميكانيكية منخفضة. قوة الخضوع لدرجة حرارة الغرفة 304 هي 205 ميجا باسكال ، 304 لتر هي 170 ميجا باسكال ؛ قوة الخضوع لدرجة حرارة الغرفة 316 هي 210 ميجا باسكال ، و 316 لتر هي 200 ميجا باسكال. لذلك ، فإن البراغي المصنوعة منها تنتمي إلى مسامير الصف منخفضة القوة.
الجدول 1 محتوى الكربون ، ٪ قوة الخضوع لدرجة حرارة الغرفة ، MPa درجة حرارة الخدمة القصوى الموصى بها ، °C
304 ≤0.08 205 816
304 لتر ≤0.03 170 538
316 ≤0.08 210 816
316L ≤0.03 200 538
(2) لماذا يجب ألا تستخدم وصلات الفلنجة مسامير من مواد مثل 304 و 316؟
كما ذكرنا في المحاضرات السابقة ، يفصل مفصل الحافة أولا أسطح الختم للشفتين بسبب عمل الضغط الداخلي ، مما يؤدي إلى انخفاض مماثل في إجهاد الحشية ، وثانيا ، استرخاء قوة الترباس بسبب استرخاء الزحف للحشية أو زحف البرغي نفسه عند درجة حرارة عالية ، يقلل أيضا من إجهاد الحشية ، بحيث يتسرب مفصل الحافة ويفشل.
في التشغيل الفعلي ، يكون استرخاء قوة الترباس أمرا لا مفر منه ، وستنخفض قوة الترباس الأولية دائما بمرور الوقت. خاصة بالنسبة لمفاصل الفلنجات تحت درجات الحرارة العالية وظروف الدورة القاسية ، بعد 10000 ساعة من التشغيل ، غالبا ما يتجاوز فقدان حمل الترباس 50٪ ، وسوف يضعف مع استمرار الوقت وزيادة درجة الحرارة.
عندما تكون الحافة والمزلاج مصنوعين من مواد مختلفة ، خاصة عندما تكون الحافة مصنوعة من الفولاذ الكربوني والمزلاج مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ ، فإن معامل التمدد الحراري 2 لمادة البرغي والحافة مختلف ، مثل معامل التمدد الحراري للفولاذ المقاوم للصدأ عند 50 °C (16.51×10-5 / °C) أكبر من معامل التمدد الحراري للفولاذ الكربوني (11.12 × 10-5 / °C). بعد تسخين الجهاز ، عندما يكون تمدد الحافة أصغر من تمدد البرغي ، وبعد تنسيق التشوه ، تقل استطالة البرغي ، مما يؤدي إلى انخفاض قوة البرغي. إذا كان هناك أي ارتخاء ، فقد يتسبب ذلك في تسرب في مفصل الحافة. لذلك ، عندما يتم توصيل شفة المعدات ذات درجة الحرارة العالية وشفة الأنبوب ، خاصة معاملات التمدد الحراري لمواد الحافة والبراغي مختلفة ، يجب أن تكون معاملات التمدد الحراري للمادتين قريبة قدر الإمكان.
يمكن أن نرى من (1) أن القوة الميكانيكية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي مثل 304 و 316 منخفضة ، وقوة الخضوع لدرجة حرارة الغرفة 304 هي 205 ميجا باسكال فقط ، وقوة 316 هي 210 ميجا باسكال فقط. لذلك ، من أجل تحسين قدرة البراغي على مقاومة الاسترخاء والتعب ، يتم اتخاذ تدابير لزيادة قوة الترباس لمسامير التثبيت. على سبيل المثال ، عند استخدام أقصى قوة مسمار التثبيت في منتدى المتابعة ، يلزم أن يصل ضغط مسامير التثبيت إلى 70٪ من قوة الخضوع لمادة الترباس ، بحيث يجب تحسين درجة قوة مادة الترباس ، ويتم استخدام مواد الترباس المصنوعة من سبائك الصلب عالية القوة أو متوسطة القوة. من الواضح ، باستثناء الحديد الزهر أو الشفاه غير المعدنية أو الحشيات المطاطية ، بالنسبة للحشيات شبه المعدنية والمعدنية ذات الشفاه ذات الضغط العالي أو الحشيات ذات الضغط الأكبر ، فإن البراغي المصنوعة من مواد منخفضة القوة مثل 304 و 316 ، بسبب قوة الترباس لا تكفي لتلبية متطلبات الختم. ما يحتاج إلى عناية خاصة هنا هو أنه في معيار مادة الترباس الأمريكي من الفولاذ المقاوم للصدأ ، يحتوي 304 و 316 على فئتين ، وهما B8 Cl.1 و B8 Cl.2 من 304 و B8M Cl.1 و B8M Cl.2 من 316. Cl.1 عبارة عن محلول صلب معالج بالكربيدات ، بينما يخضع Cl.2 لعلاج تقوية الإجهاد بالإضافة إلى معالجة المحلول الصلب. على الرغم من عدم وجود فرق جوهري في المقاومة الكيميائية بين B8 Cl.2 و B8 Cl.1 ، إلا أن القوة الميكانيكية ل B8 Cl.2 قد تحسنت بشكل كبير بالنسبة إلى B8 Cl.1 ، مثل B8 Cl.2 بقطر 3/4 " قوة الخضوع لمادة الترباس هي 550 ميجا باسكال ، في حين أن قوة الخضوع لمادة الترباس B8 Cl.1 من جميع الأقطار هي 205 ميجا باسكال فقط ، الفرق بين الاثنين أكثر من مرتين. معايير مواد الترباس المحلية 06Cr19Ni10 (304) و 06Cr17Ni12Mo2 (316) و B8 Cl.1 تعادل B8M Cl.1. [ملاحظة: مادة الترباس S30408 في GB / T 150.3 "تصميم الجزء الثالث من وعاء الضغط" تعادل B8 Cl.2 ؛ S31608 يعادل B8M Cl.1.
في ضوء الأسباب المذكورة أعلاه ، تنص GB / T 150.3 و GB / T38343 "اللوائح الفنية لتركيب وصلة الشفة" على أنه لا ينصح باستخدام حواف معدات الضغط ووصلات شفة الأنابيب لاستخدام المعتاد 304 (B8 Cl.1) و 316 (B8M Cl. . 1) يجب استبدال مسامير المواد ، خاصة في درجات الحرارة العالية وظروف الدورة القاسية ، ب B8 Cl.2 (S30408) و B8M Cl.2 لتجنب قوة الترباس المنخفضة التركيب.
تجدر الإشارة إلى أنه عند استخدام مواد الترباس منخفضة القوة مثل 304 و 316 ، حتى أثناء مرحلة التثبيت ، لأنه لا يتم التحكم في عزم الدوران ، فقد يكون البرغي قد تجاوز قوة الخضوع للمادة ، أو حتى مكسور. بطبيعة الحال ، إذا حدث تسرب أثناء اختبار الضغط أو بدء التشغيل ، حتى إذا استمر شد البراغي ، فلن ترتفع قوة الترباس ولا يمكن إيقاف التسرب. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن إعادة استخدام هذه البراغي بعد تفكيكها ، لأن البراغي قد خضعت لتشوه دائم ، وأصبح حجم المقطع العرضي للبراغي أصغر ، وهي عرضة للكسر بعد إعادة التثبيت.
