(1) ¿Cuáles son las diferencias básicas entre 304,304L, 316 y316Lmateriales?
304, 304L, 316 y 316L son materiales de acero inoxidable comúnmente utilizados en uniones de bridas (incluidas bridas, elementos de sellado y sujetadores).
304, 304L, 316 y 316L son códigos de grado de acero inoxidable de las normas de materiales estadounidenses (ANSI o ASTM), que pertenecen a la serie 300 de acero inoxidable austenítico. Los grados correspondientes a los estándares de materiales nacionales (GB/T) son 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L). Este tipo de acero inoxidable generalmente se denomina colectivamente acero inoxidable 18-8.
| Acero galvanizado |
304, 304L, 316 y 316L tienen diferentes propiedades físicas, químicas y mecánicas debido a diferentes elementos y cantidades de aleación. En comparación con el acero inoxidable ordinario, tienen buena resistencia a la corrosión, resistencia al calor y rendimiento de procesamiento. La resistencia a la corrosión del 304L es similar a la del 304, pero debido a que el contenido de carbono del 304L es menor que el del 304, su capacidad para resistir la corrosión intergranular es más fuerte. 316 y 316L son aceros inoxidables que contienen molibdeno. Debido a la adición de molibdeno, su resistencia a la corrosión y al calor son mejores que las del 304 y 304L. Del mismo modo, debido a que el contenido de carbono del 316L es menor que el del 316, su resistencia a la corrosión del cristal es mejor. Los aceros inoxidables austeníticos 304, 304L, 316 y 316L tienen baja resistencia mecánica. El límite elástico a temperatura ambiente de 304 es 205 MPa y 304L es 170 MPa; el límite elástico a temperatura ambiente de 316 es 210 MPa y 316L es 200 MPa. Por lo tanto, los tornillos fabricados con ellos pertenecen a la clase de tornillos de baja resistencia.
Tabla 1 Contenido de carbono, % Límite elástico a temperatura ambiente, MPa Temperatura de funcionamiento máxima recomendada, grados
304 Menor o igual a 0.08 205 816
304L Menor o igual a 0.03 170 538
316 Menor o igual a 0.08 210 816
316L Menor o igual a 0.03 200 538
(2) ¿Por qué las uniones de bridas no deberían utilizar pernos fabricados con materiales como 304 y 316?
Como se mencionó en conferencias anteriores, la primera razón para las uniones de bridas es que las superficies de sellado de las dos bridas se separan debido a la presión interna, lo que provoca una reducción correspondiente en la tensión de la junta; la segunda razón es que la fuerza del perno se relaja debido a la relajación de la fluencia de la junta o la fluencia del perno mismo a altas temperaturas. , lo que también reduce la tensión de la junta, lo que provoca que la junta de brida tenga fugas y falle.
En el funcionamiento real, la relajación de la fuerza del perno es inevitable y la fuerza inicial del perno apretado siempre disminuirá con el tiempo. Especialmente para uniones de bridas en condiciones de alta temperatura y ciclos severos, después de 10,000 horas de operación, la pérdida de carga del perno a menudo excederá el 50% y disminuirá a medida que pasa el tiempo y aumenta la temperatura.
Cuando la brida y los pernos están hechos de diferentes materiales, especialmente cuando la brida está hecha de acero al carbono y los pernos son de acero inoxidable, los coeficientes de expansión térmica de los materiales del perno y la brida son diferentes. Por ejemplo, el coeficiente de expansión térmica del acero inoxidable a 50 grados (16,51 × 10-5/grado) es mayor que el coeficiente de expansión térmica del acero al carbono (11,12 × 10-5/grado). Después de que el dispositivo se calienta, cuando la expansión de la brida es menor que la expansión del perno, después de coordinar la deformación, el alargamiento del perno disminuye, lo que hace que la fuerza del perno disminuya. La holgura puede provocar fugas en la junta de brida. Por lo tanto, al conectar bridas de equipos de alta temperatura y bridas de tuberías, especialmente cuando los coeficientes de expansión térmica de los materiales de las bridas y los pernos son diferentes, los coeficientes de expansión térmica de los dos materiales deben ser lo más cercanos posible.
Se puede ver en (1) que la resistencia mecánica de los aceros inoxidables austeníticos como 304 y 316 es baja. El límite elástico a temperatura ambiente del 304 es de solo 205 MPa, y el del 316 es de solo 210 MPa. Por lo tanto, para mejorar la capacidad de los pernos para resistir la relajación y la fatiga, se toman medidas para aumentar la fuerza de los pernos de instalación. Por ejemplo, en foros posteriores, se mencionará que cuando se utiliza la fuerza máxima del perno de instalación, se requiere que la tensión del perno de instalación alcance el 70% del límite elástico del material del perno. , por lo que es necesario mejorar el nivel de resistencia de los materiales de los pernos y utilizar materiales de pernos de acero de aleación de resistencia media o alta. Es obvio que, además de hierro fundido, bridas no metálicas o juntas de goma, para bridas con niveles de presión más altos o juntas semimetálicas y metálicas con gran tensión de junta, pernos de materiales de baja resistencia como 304 y 316, debido a La fuerza del perno no es suficiente para cumplir con los requisitos de sellado.
Lo que necesita especial atención aquí es que en los estándares estadounidenses de materiales para pernos de acero inoxidable, 304 y 316 tienen dos categorías respectivamente, a saber, B8 Cl.1 y B8 Cl.2 de 304 y B8M Cl.1 y B8M Cl.2 de 316. .1 se ha sometido a un tratamiento con solución sólida de carburo, mientras que Cl.2 se ha sometido a un tratamiento de refuerzo de deformación además del tratamiento con solución sólida. Aunque no existe una diferencia fundamental en la resistencia a la corrosión química entre B8 Cl.2 y B8 Cl.1, la resistencia mecánica de B8 Cl.2 mejora considerablemente en comparación con B8 Cl.1, como B8 Cl.2 con un diámetro de 3 /4". El límite elástico del material de los pernos es de 550 MPa, mientras que el límite elástico de los materiales de pernos B8 Cl.1 de todos los diámetros es de solo 205 MPa, que es más del doble de la diferencia. 06Cr19Ni10 (304) y 06Cr17Ni12Mo2 (316) en uso doméstico Los estándares de material de pernos son diferentes de B8 Cl.1 y es equivalente a B8M Cl.1. [Nota: el material de perno S30408 en GB/T 150.3 "Diseño de recipiente a presión, parte 3" es equivalente a B8 Cl.2; S31608 es equivalente a B8M Cl.1.
En vista de las razones anteriores, GB/T 150.3 y GB/T 38343 "Reglamentos técnicos para la instalación de juntas de brida" estipulan que no se recomienda utilizar los habituales 304 (B8 Cl. 1) y 316 (B8M Cl) para Bridas para equipos a presión y juntas de bridas para tuberías. .1) Los materiales de los pernos, especialmente en condiciones de alta temperatura y ciclos severos, deben reemplazarse con B8 Cl.2 (S30408) y B8M Cl.2 para evitar una baja fuerza de los pernos de instalación.
Vale la pena señalar que cuando se utilizan materiales para pernos de baja resistencia como 304 y 316, incluso durante la etapa de instalación, el perno puede exceder el límite elástico del material o incluso romperse debido a la falta de control de torsión. Naturalmente, si se producen fugas durante la prueba de presión o al inicio de la operación, incluso si se continúan apretando los pernos, la fuerza de los pernos no aumentará y no se evitarán las fugas. Además, estos pernos no se pueden reutilizar después de ser desmontados, porque los pernos se han deformado permanentemente y el tamaño de la sección transversal de los pernos se ha vuelto más pequeño, y son propensos a torcerse y romperse cuando se reinstalan.
