новости компании о Металлургия болтов: незаметный партнер в обеспечении целостности фланцевых соединений

Хотя металлический фланец и прокладка часто находятся в центре обсуждений болтовых соединений, целостность всего соединения абсолютно зависит от производительности его болтов. Гайки и болты - это незаметные партнеры, обеспечивающие решающее зажимное усилие, которое сжимает прокладку и закрепляет соединение. Их надежность определяется их металлургией, которая должна быть тщательно выбрана в соответствии с материалом фланца и условиями эксплуатации системы.

Болты для промышленных фланцев - это не просто стандартные крепежные изделия; это высокотехнологичные компоненты, изготовленные из специальных легированных сталей, предназначенные для выдерживания высоких растягивающих напряжений, часто при экстремальных температурах, и сопротивления различным формам деградации.

Основные металлургические свойства болтов:

1. Высокая прочность на растяжение и предел текучести:

   • Болты должны быть достаточно прочными, чтобы их можно было затянуть до высокого предварительного натяжения без текучести (остаточного удлинения). Это предварительное натяжение сжимает прокладку.

   • Закалка и отпуск: Многие высокопрочные болты подвергаются этой термической обработке. Закалка (быстрое охлаждение) упрочняет сталь, а отпуск (повторный нагрев до определенной температуры) затем улучшает ее прочность и пластичность, сохраняя при этом прочность.

2. Сопротивление ползучести:

   • Для высокотемпературных применений болты должны сопротивляться ползучести, которая представляет собой постепенное растяжение или деформацию под длительным напряжением при повышенных температурах. Если болты подвергаются ползучести, они теряют предварительное натяжение, что приводит к ослаблению прокладки и утечкам. Легирующие элементы, такие как хром и молибден, повышают сопротивление ползучести.

3. Сопротивление релаксации напряжений:

   • Аналогично ползучести, но конкретно относится к снижению напряжения в материале с течением времени при постоянной деформации (т. е. болт сохраняет свою длину, но теряет зажимное усилие). Это критически важно для поддержания сжатия прокладки.

4. Прочность (ударопрочность):

   • Болты, особенно для низкотемпературных или динамических применений, должны обладать хорошей прочностью, чтобы противостоять хрупкому разрушению при внезапных ударах или концентрациях напряжений. Испытания на удар (например, по Шарпи с V-образным надрезом) проводятся при самой низкой предполагаемой рабочей температуре.

5. Коррозионная стойкость:

   • Внешняя коррозия: Открытые болты подвержены атмосферной коррозии, которая может ослабить болт и затруднить его удаление. Используются покрытия (например, горячее цинкование, фторполимеры) или материалы, устойчивые к коррозии (например, нержавеющая сталь, супердуплексная нержавеющая сталь, никелевые сплавы).

   • Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC): Сочетание растягивающего напряжения, восприимчивого материала и специфической коррозионной среды (например, хлориды для нержавеющей стали) может привести к растрескиванию. Материалы болтов должны быть выбраны таким образом, чтобы противостоять SCC в условиях их эксплуатации.

   • Водородное охрупчивание: В среде сернистого газа (содержащего H2S) или в средах, где может образовываться водород, водород может проникать в восприимчивые высокопрочные стали, вызывая хрупкое разрушение. Стандарты NACE MR0175/ISO 15156 определяют пределы материалов и твердости для смягчения этого.

Общие материалы для болтов и их применение (стандарты ASTM):

• ASTM A193 Grade B7: Это наиболее распространенный материал болтов из углеродистой стали для общего высокотемпературного применения до 450°C (850°F). Это закаленная и отпущенная хромомолибденовая сталь. Гайки обычно A194 Grade 2H.

• ASTM A193 Grade B8/B8M: Болты из аустенитной нержавеющей стали (эквивалент 304/316) для коррозионной стойкости. B8M (316) обеспечивает превосходную устойчивость к питтинговой и щелевой коррозии. Используется в агрессивных средах или там, где требуется определенная совместимость материалов.

• ASTM A320 Grade L7: Низколегированная сталь (аналогична B7), но специально испытана для низкотемпературного применения до -101°C (-150°F), обеспечивая хорошую прочность при криогенных температурах. Гайки обычно A194 Grade 7.

• ASTM A193 Grade B16: Хромомолибденванадиевая легированная сталь для очень высоких температур и высокого давления, обеспечивающая отличную устойчивость к ползучести.

• Специальные сплавы: Для чрезвычайно агрессивных сред (например, сернистая среда, очень высокие хлориды) могут потребоваться болты из супердуплексных нержавеющих сталей (например, UNS S32750) или никелевых сплавов (например, сплав 625, сплав 718).

Металлургия болтов - сложная и критически важная область. Тщательный выбор, изготовление и установка болтов так же важны, как и сами фланец и прокладка. Обеспечивая непоколебимое зажимное усилие, которое является самой сутью болтового соединения, высококачественные болты обеспечивают долгосрочную целостность и безопасность промышленных трубопроводных систем во всем мире.