निकला हुआ किनारा संयुक्त सील - बोल्ट के लिए 304 सामग्री की सिफारिश क्यों नहीं की जाती है?
जब निकला हुआ किनारा संयुक्त सीलिंग में 304 सामग्री बोल्ट के साथ कार्बन स्टील या स्टेनलेस स्टील फ्लैंगेस का उपयोग किया जाता है, तो ऑपरेशन के दौरान रिसाव की समस्या अक्सर होती है। यह व्याख्यान इसका गुणात्मक विश्लेषण करेगा। (1) 304, 304 एल, 316 और 316 एल सामग्री के बीच बुनियादी अंतर क्या हैं?
304, 304L, 316 और 316L स्टेनलेस स्टील ग्रेड हैं जो आमतौर पर flanges, सीलिंग तत्वों और फास्टनरों सहित flanged जोड़ों में उपयोग किए जाते हैं।
304, 304L, 316 और 316L अमेरिकन स्टैंडर्ड फॉर मैटेरियल्स (ANSI या ASTM) के स्टेनलेस स्टील ग्रेड पदनाम हैं, जो ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स की 300 श्रृंखला से संबंधित हैं। घरेलू सामग्री मानकों (GB/T) के अनुरूप ग्रेड 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L) हैं। इस प्रकार के स्टेनलेस स्टील को आमतौर पर सामूहिक रूप से 18-8 स्टेनलेस स्टील के रूप में जाना जाता है।
तालिका 1, 304, 304 एल, 316 और 316 एल देखें मिश्र धातु तत्वों और मात्रा के अतिरिक्त के कारण विभिन्न भौतिक, रासायनिक और यांत्रिक गुण हैं। साधारण स्टेनलेस स्टील की तुलना में, उनके पास अच्छा संक्षारण प्रतिरोध, गर्मी प्रतिरोध और प्रसंस्करण प्रदर्शन है। 304L का संक्षारण प्रतिरोध 304 के समान है, लेकिन क्योंकि 304L की कार्बन सामग्री 304 की तुलना में कम है, इसलिए इंटरग्रेन्युलर जंग के लिए इसका प्रतिरोध मजबूत है। 316 और 316L मोलिब्डेनम युक्त स्टेनलेस स्टील्स हैं। मोलिब्डेनम के अतिरिक्त के कारण, उनके संक्षारण प्रतिरोध और गर्मी प्रतिरोध 304 और 304L की तुलना में बेहतर हैं। उसी तरह, क्योंकि 316L की कार्बन सामग्री 316 की तुलना में कम है, क्रिस्टल जंग का विरोध करने की इसकी क्षमता बेहतर है। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स जैसे 304, 304L, 316 और 316L में कम यांत्रिक शक्ति होती है। 304 की कमरे का तापमान उपज शक्ति 205MPa है, 304L 170MPa है; 316 की कमरे का तापमान उपज शक्ति 210MPa है, और 316L 200MPa है। इसलिए, उनसे बने बोल्ट कम शक्ति वाले ग्रेड बोल्ट के हैं।
तालिका 1 कार्बन सामग्री,% कमरे का तापमान उपज शक्ति, एमपीए अनुशंसित अधिकतम सेवा तापमान, °C
304 ≤0.08 205 816
304 एल ≤0.03 170 538
316 ≤0.08 210 816
316L ≤0.03 200 538(2) निकला हुआ किनारा जोड़ों को 304 और 316 जैसी सामग्री के बोल्ट का उपयोग क्यों नहीं करना चाहिए?
जैसा कि पिछले व्याख्यानों में उल्लेख किया गया है, निकला हुआ किनारा संयुक्त सबसे पहले आंतरिक दबाव की कार्रवाई के कारण दो फ्लैंग्स की सीलिंग सतहों को अलग करता है, जिसके परिणामस्वरूप गैसकेट के तनाव में इसी कमी आती है, और दूसरी बात, गैसकेट की रेंगने वाली छूट या उच्च तापमान पर बोल्ट के रेंगने के कारण बोल्ट बल की छूट, गैसकेट के तनाव को भी कम करता है, जिससे निकला हुआ किनारा संयुक्त लीक और विफल हो जाता है।
वास्तविक ऑपरेशन में, बोल्ट बल छूट अपरिहार्य है, और प्रारंभिक कसने वाला बोल्ट बल हमेशा समय के साथ गिर जाएगा। विशेष रूप से उच्च तापमान और गंभीर चक्र स्थितियों के तहत निकला हुआ किनारा जोड़ों के लिए, ऑपरेशन के 10,000 घंटे बाद, बोल्ट लोड नुकसान अक्सर 50% से अधिक हो जाएगा, और यह समय की निरंतरता और तापमान की वृद्धि के साथ क्षीण हो जाएगा।
जब निकला हुआ किनारा और बोल्ट विभिन्न सामग्रियों से बने होते हैं, खासकर जब निकला हुआ किनारा कार्बन स्टील से बना होता है और बोल्ट स्टेनलेस स्टील से बना होता है, तो बोल्ट की सामग्री के थर्मल विस्तार 2 का गुणांक और निकला हुआ किनारा अलग होता है, जैसे कि 50 डिग्री सेल्सियस (16.51×10-5 / डिग्री सेल्सियस) पर स्टेनलेस स्टील का थर्मल विस्तार गुणांक कार्बन स्टील (11.12×10-5 / डिग्री सेल्सियस) से बड़ा है। डिवाइस को गर्म करने के बाद, जब निकला हुआ किनारा का विस्तार बोल्ट के विस्तार से छोटा होता है, तो विरूपण के समन्वय के बाद, बोल्ट का बढ़ाव कम हो जाता है, जिससे बोल्ट का बल कम हो जाता है। यदि कोई ढीलापन है, तो यह निकला हुआ किनारा संयुक्त में रिसाव का कारण बन सकता है। इसलिए, जब उच्च तापमान उपकरण निकला हुआ किनारा और पाइप निकला हुआ किनारा जुड़ा हुआ है, विशेष रूप से निकला हुआ किनारा और बोल्ट सामग्री के थर्मल विस्तार गुणांक अलग हैं, तो दो सामग्रियों के थर्मल विस्तार गुणांक जितना संभव हो उतना करीब होना चाहिए।
यह (1) से देखा जा सकता है कि 304 और 316 जैसे ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की यांत्रिक शक्ति कम है, और 304 की कमरे की तापमान उपज शक्ति केवल 205MPa है, और 316 की केवल 210MPa है। इसलिए, बोल्ट की विरोधी छूट और विरोधी थकान क्षमता में सुधार करने के लिए, स्थापना बोल्ट के बोल्ट बल को बढ़ाने के उपाय किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, जब अनुवर्ती फोरम में अधिकतम स्थापना बोल्ट बल का उपयोग किया जाता है, तो यह आवश्यक है कि स्थापना बोल्ट का तनाव बोल्ट सामग्री की उपज शक्ति के 70% तक पहुंच जाए, ताकि बोल्ट सामग्री की ताकत ग्रेड में सुधार किया जाना चाहिए, और उच्च शक्ति या मध्यम-शक्ति मिश्र धातु इस्पात बोल्ट सामग्री का उपयोग किया जाता है। जाहिर है, कच्चा लोहा, गैर-धातु फ्लैंगेस या रबर गैसकेट को छोड़कर, अर्ध-धातु और धातु गैसकेट के लिए उच्च दबाव ग्रेड फ्लैंगेस या अधिक तनाव वाले गास्केट के साथ, बोल्ट बल के कारण 304 और 316 जैसी कम शक्ति वाली सामग्री से बने बोल्ट, सीलिंग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त नहीं है। यहां विशेष ध्यान देने की आवश्यकता है कि अमेरिकी स्टेनलेस स्टील बोल्ट सामग्री मानक में, 304 और 316 की दो श्रेणियां हैं, अर्थात् 304 की B8 Cl.1 और B8 Cl.2 और 316 की B8M Cl.1 और B8M Cl.2। Cl.1 कार्बाइड के साथ इलाज किया जाने वाला ठोस समाधान है, जबकि Cl.2 ठोस समाधान उपचार के अलावा तनाव को मजबूत करने वाले उपचार से गुजरता है। यद्यपि B8 Cl.2 और B8 Cl.1 के बीच रासायनिक प्रतिरोध में कोई मूलभूत अंतर नहीं है, B8 Cl.2 की यांत्रिक शक्ति B8 Cl.1 के सापेक्ष काफी सुधार हुई है, जैसे B8 Cl.2 3/4 के व्यास के साथ" बोल्ट सामग्री की उपज शक्ति 550MPa है, जबकि सभी व्यास के B8 Cl.1 बोल्ट सामग्री की उपज शक्ति केवल 205MPa है, दोनों के बीच का अंतर दो बार से अधिक है। घरेलू बोल्ट सामग्री मानक 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316), और B8 Cl.1 B8M Cl.1 के बराबर है। [नोट: GB/T 30408 "प्रेशर वेसल पार्ट थ्री डिज़ाइन" में बोल्ट सामग्री S150.3 B8 Cl.2 के बराबर है; S31608 B8M Cl.1 के बराबर है।
उपरोक्त कारणों को ध्यान में रखते हुए, GB/T 150.3 और GB/T38343 "निकला हुआ किनारा संयुक्त स्थापना के लिए तकनीकी विनियम" यह निर्धारित करते हैं कि दबाव उपकरण और पाइप निकला हुआ किनारा जोड़ों के फ्लैंगेस को सामान्य 304 (B8 Cl.1) और 316 (B8M Cl. . . 1) सामग्री के बोल्ट, विशेष रूप से उच्च तापमान और गंभीर चक्र स्थितियों में, कम स्थापना बोल्ट बल से बचने के लिए B8 Cl.2 (S30408) और B8M Cl.2 के साथ प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए।
यह ध्यान देने योग्य है कि जब 304 और 316 जैसी कम शक्ति वाली बोल्ट सामग्री का उपयोग किया जाता है, यहां तक कि स्थापना चरण के दौरान भी, क्योंकि टोक़ नियंत्रित नहीं होता है, बोल्ट सामग्री की उपज शक्ति से अधिक हो सकता है, या यहां तक कि फ्रैक्चर भी हो सकता है। स्वाभाविक रूप से, यदि दबाव परीक्षण या ऑपरेशन की शुरुआत के दौरान रिसाव होता है, भले ही बोल्ट को कड़ा किया जाना जारी रहे, बोल्ट बल ऊपर नहीं जाएगा और रिसाव को रोका नहीं जा सकता है। इसके अलावा, इन बोल्टों को अलग करने के बाद पुन: उपयोग नहीं किया जा सकता है, क्योंकि बोल्ट स्थायी विरूपण से गुजर चुके हैं, और बोल्ट का क्रॉस-अनुभागीय आकार छोटा हो गया है, और वे पुनर्स्थापना के बाद टूटने का खतरा है।
