플랜지 조인트 씰 - 304 재질이 볼트에 권장되지 않는 이유는 무엇입니까?
(1) 304, 304L, 316, 316L 소재의 기본적인 차이점은 무엇입니까?
304, 304L, 316 및 316L은 플랜지, 밀봉 요소, 패스너를 포함한 플랜지 조인트에 일반적으로 사용되는 스테인리스 스틸 소재입니다.
304, 304L, 316 및 316L은 오스테나이트계 스테인리스강 300 시리즈에 속하는 American Material Standard(ANSI 또는 ASTM) 스테인리스강 명칭입니다. 국내 소재 표준(GB/T)에 해당하는 등급은 06Cr19Ni10(304), 022Cr19Ni10(304L), 06Cr17Ni12Mo2(316), 022Cr17Ni12Mo2(316L)입니다. 이 유형의 스테인리스강은 일반적으로 18-8 스테인리스강이라고 합니다.
표 1을 참조하십시오. 304, 304L, 316 및 316L은 합금 원소와 다른 양의 첨가로 인해 물리적, 화학적 및 기계적 특성도 다르며 일반 스테인리스 스틸과 비교하여 내식성, 내열성 및 가공 특성이 우수합니다. 304L의 내식성은 304와 유사하지만 304L의 탄소 함량이 304보다 낮기 때문에 입계 부식 저항성이 더 강합니다. 316, 316L은 몰리브덴이 함유된 스테인리스 스틸로 몰리브덴 원소가 첨가되어 304, 304L보다 내식성과 내열성이 더 좋습니다. 마찬가지로 316L의 탄소 함량이 316보다 낮기 때문에 결정 내식성이 더 좋습니다. 304, 304L, 316 및 316L 오스테나이트계 스테인리스 강의 기계적 강도는 낮고, 304의 항복 강도는 실온에서 205MPa이고, 304L은 170MPa입니다. 316의 실온에서 항복 강도는 210MPa이고, 316L의 항복 강도는 200MPa입니다. 따라서 이들로 만든 볼트는 저강도 볼트에 속합니다.
표 1 탄소 함량 % 실온에서의 항복 강도 MPa 권장 최대 작동 온도, 도
304 0보다 작거나 같음.08 205 816
304L 0.03 170 538보다 작거나 같음
316 0.08 210 816보다 작거나 같음
316L 0.03 200 538보다 작거나 같음
(2) 플랜지 접합부에 304, 316 재질의 볼트를 사용하면 안되는 이유는 무엇입니까?
앞서 언급했듯이 플랜지 접합은 두 플랜지의 밀봉 표면을 분리하는 내부 압력 작용으로 인해 개스킷 응력이 그에 따라 감소하고, 두 번째는 고온에서 개스킷의 크리프 이완 또는 볼트 자체의 크립 힘 이완으로 인해 발생하여 개스킷 응력이 감소하고 플랜지 접합부 누출이 발생합니다.
실제 작동에서 볼트 힘의 이완은 불가피하며, 초기 조임 볼트 힘은 항상 시간에 따라 감소합니다. 특히 고온 및 강렬한 사이클 조건의 플랜지 조인트에서 10,000시간 작동 후 볼트 하중 손실은 종종 50%를 초과하고 시간이 지남에 따라 감소하고 온도가 상승합니다.
플랜지와 볼트가 다른 재질일 때, 특히 플랜지가 탄소강이고 볼트가 스테인리스강일 때, 볼트와 플랜지 재질의 열팽창 계수가 다르기 때문에, 예를 들어 50도에서 스테인리스강의 열팽창 계수(16.51×10-5/도)가 탄소강의 열팽창 계수(11.12×10-5/도)보다 크면, 장치가 가열됩니다. 플랜지의 팽창이 볼트의 팽창보다 적을 때, 변형 조정 후, 볼트 신장의 감소는 볼트 힘의 이완을 유발하여 플랜지 조인트의 누출로 이어질 수 있습니다. 따라서 고온 장비 플랜지와 파이프 플랜지 조인트, 특히 플랜지와 볼트 재질의 열팽창 계수가 다를 때, 두 재질의 열팽창 계수는 가능한 한 비슷합니다.
(1)에서 알 수 있듯이 304 및 316 오스테나이트계 스테인리스강의 기계적 강도는 낮고, 304의 실온에서의 항복 강도는 205MPa에 불과하고, 316의 항복 강도는 210MPa에 불과합니다. 따라서 볼트의 이완 방지 및 피로 방지 능력을 향상시키기 위해 설치 볼트 힘을 개선하기 위한 조치를 취해야 합니다. 예를 들어, 최대 설치 볼트 힘은 후속 포럼에서 논의될 것이며, 설치 볼트 응력은 볼트 재료의 항복 강도의 70%에 도달해야 하므로 볼트 재료의 강도를 개선하고 고강도 또는 중강도 합금강 볼트 재료를 사용해야 합니다. 주철, 비금속 플랜지 또는 고무 개스킷 외에도 압력 등급 또는 개스킷 응력이 높은 반금속 및 금속 개스킷의 경우 304, 316과 같은 저강도 재료 볼트는 볼트 힘이 부족하여 밀봉 요구 사항을 충족할 수 없습니다.
여기서 특별히 주의해야 할 점은 304와 316은 미국 스테인리스 볼트 소재 표준에서 두 가지 범주, 즉 304의 B8 Cl.1과 B8 Cl.2와 316의 B8M Cl.1과 B8M Cl.2로 구분되어 있다는 것입니다. Cl.1은 카바이드 고용체로 처리한 반면, Cl.2는 고용체 처리 외에 변형 강화 처리가 되어 있습니다. B8 Cl.2와 B8 Cl.1은 화학적 부식 저항성에서 근본적인 차이가 없지만 B8 Cl.2의 기계적 강도는 B8 Cl.1에 비해 상당히 향상되었습니다. 예를 들어 직경 3/4"의 B8 Cl.2 볼트 재료의 항복 강도는 550MPa입니다. B8Cl.1 볼트 재료의 모든 직경의 항복 강도는 205MPa에 불과하여 두 가지의 차이가 두 배 이상입니다. 국내 볼트 재료 표준 06Cr19Ni10(304), 06Cr17Ni12Mo2(316) 및 B8Cl.1과 B8M Cl.1 동등. [참고: GB/T 150.3 "압력 용기 제3부 설계"의 볼트 재료 S30408은 B8 Cl.2와 동등하고 S31608은 B8M Cl.1과 동등합니다.
위의 이유로 GB/T 150.3 및 GB/T38343 "플랜지 조인트 설치 기술 규정"은 압력 장비 플랜지 및 파이프 플랜지에 일반적인 304(B8 Cl.1) 및 316(B8M Cl.1) 소재 볼트는 특히 고온 및 강렬한 사이클 조건에서 권장되지 않는다고 규정합니다. 낮은 장착 볼트 힘을 피하기 위해 B8 Cl.2(S30408) 및 B8M Cl.2를 교체해야 합니다.
304, 316과 같은 저강도 볼트 재료를 사용할 경우 설치 단계에서도 볼트가 재료의 항복 강도를 초과하거나 토크 제어가 부족하여 파손될 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 당연히 압력 시험이나 작동 시작 시 누출이 발생하면 볼트를 계속 조여도 볼트 힘이 올라가지 않아 누출을 방지할 수 없습니다. 또한 이러한 볼트는 제거 후 재사용할 수 없습니다. 볼트가 영구 변형을 일으켜 볼트 단면 크기가 작아지고 설치가 쉽게 파손되기 때문입니다.
