304、304L、316 和 316L 一類奧氏體不銹鋼的力學強度低,304的室溫屈服強度為205MPa,304L 為 170MPa;316 的室溫 屈服強度為210MPa,316L 為 200MPa。因此,用它們制作的螺栓屬于低強度級別的螺栓。
法蘭接頭一是因內壓力作用使兩法蘭密封面分離,引起墊片應力相應減少,二是因 高溫下墊片蠕變松弛或螺栓本身蠕變引起螺栓力松弛,同樣使墊片應力下降,以至法蘭接頭發生泄漏失效。
實際運行中,螺栓力松弛是不可避免的,初始擰緊的螺栓力總會隨時間而有所跌落。特別是處于高溫 和劇烈循環工況的法蘭接頭,經過10000 小時運行后,螺栓載荷損失常會超過50%,并隨時間的延續和溫度 的提高而衰減下去。
當法蘭和螺栓為不同一材料,尤其當法蘭為碳鋼,螺栓為不銹鋼時,因螺栓和法蘭材料的熱膨脹系數2 不同,如 50℃下不銹鋼的熱膨脹系數(16.51×10-5/℃)比碳鋼熱膨脹系數(11.12×10-5/℃)大,裝置升溫后,當法蘭的膨脹量小于螺栓的膨脹量時,在變形協調后,螺栓伸長量減小引起螺栓力的松弛,就可能 導致法蘭接頭發生泄漏。因此,高溫的設備法蘭和管法蘭接頭時,特別是法蘭和螺栓材料的熱膨脹系數不同,盡可能使兩者材料的熱膨脹系數相近。304 和 316 一類奧氏體不銹鋼的力學強度低,304 的室溫屈服強度僅為205MPa,316 也只有210MPa。因此,為了提高螺栓抗松弛和抗疲勞的能力,采取提高安裝螺栓力的措施,如在后續的講壇中 將會講到采用最大安裝螺栓力時,要求安裝螺栓應力達到 70%的螺栓材料屈服強度,這樣就必須提高螺栓 材料的強度等級,采用高強度或中強度合金鋼螺栓材料。顯易而見,除鑄鐵、非金屬法蘭或橡膠墊片外,對于壓力等級較高法蘭或墊片應力較大的半金屬和金屬墊片,304、316 這類低強度材料螺栓,因螺栓力不夠而達不到密封要求。
這里需要特別關注的是在美國不銹鋼螺栓材料標準中304和316分別有兩個類別,即304的B8 Cl.1和B8 Cl.2 以及 316 的 B8M Cl.1 和 B8M Cl.2。Cl.1 是經過碳化物固溶處理,而 Cl.2 除固溶處理外,還經過 應變強化處理。雖然 B8 Cl.2 和 B8 Cl.1 在耐化學腐蝕性上沒有根本區別,但相對 B8 Cl.1,B8 Cl.2 的 力學強度獲得相當提高,如直徑為3/4”的B8 Cl.2 螺栓材料的屈服強度為550MPa,而所有直徑的 B8 Cl.1 螺栓材料的屈服強度僅為205MPa,兩者相差兩倍以上。國內螺栓材料標準中的 06Cr19Ni10(304)、06Cr17Ni12Mo2(316),與B8 Cl.1 和 B8M Cl.1 相當。[注:GB/T 150.3《壓力容器 第三部分 設計》中的螺栓材料 S30408 與 B8 Cl.2 相當;S31608 與 B8M Cl.1 相當。
鑒于以上原因,GB/T 150.3 和 GB/T38343《法蘭接頭安裝技術規定》中,規定承壓設備法蘭和管法蘭接頭不推薦使用通常的 304(B8 Cl.1)和 316(B8M Cl.1)材料的螺栓,尤其在高溫和劇烈循環工況,應更替為 B8 Cl.2(S30408) 和 B8M Cl.2,以避免低下的安裝螺栓力。
為何自動切水器螺栓材質不用304主要還是因為強度低容易咬死,除非客戶設備本身壓力低,不經常拆卸,需要耐腐蝕.
油罐自動切水器的螺栓我們一般采用4.8級或者8.8級的碳鋼螺栓,如果在露天我們采用304螺栓.