탄소강 또는 스테인리스강 플랜지를 플랜지 조인트 씰링에서 304 재료 볼트와 함께 사용하는 경우 작동 중에 누출 문제가 자주 발생합니다. 이 강의는 이것에 대한 질적 분석을 할 것입니다.
(1) 304, 304L, 316 및 316L 재료의 기본적인 차이점은 무엇입니까?
304, 304L, 316 및 316L은 플랜지, 밀봉 요소 및 패스너를 포함한 플랜지 조인트에 일반적으로 사용되는 스테인리스 강 등급입니다.
304, 304L, 316 및 316L은 300 시리즈의 오스테나이트계 스테인리스강에 속하는 미국 재료 표준(ANSI 또는 ASTM)의 스테인리스강 등급 지정입니다. 국내 재료 표준 (GB / T)에 해당하는 등급은 06Cr19Ni10 (304), 022Cr19Ni10 (304L), 06Cr17Ni12Mo2 (316), 022Cr17Ni12Mo2 (316L)입니다. 이러한 유형의 스테인리스 강은 일반적으로 집합 적으로 18-8 스테인리스 강이라고합니다.
표 1, 304, 304L, 316 및 316L은 합금 원소 및 양의 첨가로 인해 물리적, 화학적 및 기계적 특성이 다릅니다. 정규적인 스테인리스와 비교해, 그들은 좋은 내식성, 열저항 및 가공 성과가 있습니다. 304L의 내식성은 304의 내식성과 유사하지만 304L의 탄소 함량이 304보다 낮기 때문에 입계 부식에 대한 내성이 더 강합니다. 316 및 316L은 몰리브덴 함유 스테인리스 강입니다. 몰리브덴의 첨가로 인해 내식성과 내열성이 304 및 304L보다 우수합니다. 같은 방식으로 316L의 탄소 함량이 316의 탄소 함량보다 낮기 때문에 결정 부식에 저항하는 능력이 더 좋습니다. 304, 304L, 316 및 316L과 같은 오스테나이트계 스테인리스강은 기계적 강도가 낮습니다. 304의 실온 항복 강도는 205MPa, 304L은 170MPa입니다. 316의 실온 항복 강도는 210MPa이고 316L은 200MPa입니다. 따라서 볼트로 만든 볼트는 저 강도 등급 볼트에 속합니다.
표 1 탄소 함량, % 실온 항복 강도, MPa 권장 최대 사용 온도, °C
304 ≤0.08 205 816
304L ≤0.03 170 538
316 ≤0.08 210 816
316리터 ≤0.03 200 538
(2) 플랜지 조인트가 304 및 316과 같은 재료의 볼트를 사용하지 않아야 하는 이유는 무엇입니까?
이전 강의에서 언급했듯이 플랜지 조인트는 먼저 내부 압력의 작용으로 인해 두 플랜지의 밀봉 표면을 분리하여 개스킷의 응력을 감소시키고 둘째, 개스킷의 크리프 이완 또는 고온에서 볼트 자체의 크리프로 인한 볼트 힘의 완화 , 또한 개스킷의 응력을 줄여 플랜지 조인트가 누출되어 파손됩니다.
실제 작동에서는 볼트 힘 완화가 불가피하며 초기 조임 볼트 힘은 항상 시간이 지남에 따라 떨어집니다. 특히 고온 및 가혹한 사이클 조건에서 플랜지 조인트의 경우 10,000 시간 작동 후 볼트 하중 손실이 종종 50 %를 초과하며 시간의 지속과 온도 상승에 따라 감쇠됩니다.
플랜지와 볼트가 다른 재료로 만들어진 경우, 특히 플랜지가 탄소강으로 만들어지고 볼트가 스테인리스 강으로 만들어진 경우, 볼트와 플랜지의 재질의 열팽창 계수 2가 다릅니다 50 °C (16.51×10-5 / °C)에서 스테인레스 스틸의 열팽창 계수는 탄소강의 열팽창 계수 (11.12×10-5 / °C)보다 큽니다. 장치가 가열 된 후 플랜지의 팽창이 볼트의 팽창보다 작 으면 변형이 조정 된 후 볼트의 연신율이 감소하여 볼트의 힘이 감소합니다. 느슨 해지면 플랜지 조인트에 누출이 발생할 수 있습니다. 따라서 고온 장비 플랜지와 파이프 플랜지가 연결될 때, 특히 플랜지와 볼트 재료의 열팽창 계수가 다른 경우 두 재료의 열팽창 계수는 가능한 한 가까워 야합니다.
(1)에서 304 및 316과 같은 오스테 나이트 계 스테인리스 강의 기계적 강도가 낮고 304의 실온 항복 강도가 205MPa에 불과하고 316의 항복 강도가 210MPa에 불과하다는 것을 알 수 있습니다. 따라서, 볼트의 이완 방지 및 피로 방지 능력을 향상시키기 위해, 설치 볼트의 볼트 힘을 증가시키는 조치가 취해진다. 예를 들어, 후속 포럼에서 최대 설치 볼트 힘을 사용하는 경우 설치 볼트의 응력이 볼트 재료의 항복 강도의 70 %에 도달해야하므로 볼트 재료의 강도 등급을 개선하고 고강도 또는 중간 강도 합금강 볼트 재료를 사용해야합니다. 분명히 주철, 비금속 플랜지 또는 고무 개스킷을 제외하고 고압 등급 플랜지 또는 응력이 더 큰 개스킷이있는 반 금속 및 금속 개스킷의 경우 볼트 힘으로 인해 304 및 316과 같은 저 강도 재료로 만들어진 볼트 밀봉 요구 사항을 충족하기에 충분하지 않습니다. 여기서 특별한주의가 필요한 것은 미국 스테인레스 스틸 볼트 재료 표준에서 304 및 316에는 304의 B8 Cl.1 및 B8 Cl.2와 B8M Cl.1 및 B8M Cl.2의 316의 두 가지 범주가 있다는 것입니다. Cl.1은 탄화물로 처리 된 고용체이며 Cl.2는 고용체 처리 외에도 변형 강화 처리를받습니다. B8 Cl.2와 B8 Cl.1 사이에는 내화학성에 근본적인 차이가 없지만 B8 Cl.2의 기계적 강도는 직경 3/4"의 B8 Cl.2와 같이 B8 Cl.1에 비해 상당히 향상되었습니다. 볼트 재료의 항복 강도는 550MPa인 반면 모든 직경의 B8 Cl.1 볼트 재료의 항복 강도는 205MPa에 불과합니다. 둘의 차이는 두 배 이상입니다. 국내 볼트 재료 표준 06Cr19Ni10 (304), 06Cr17Ni12Mo2 (316) 및 B8 Cl.1은 B8M Cl.1과 동일합니다. [참고 : GB / T 30408 "압력 용기 파트 3 설계"의 볼트 재료 S150.3은 B8 Cl.2와 동일합니다. S31608은 B8M Cl.1과 동일합니다.
위의 이유로 GB / T 150.3 및 GB / T38343 "플랜지 조인트 설치 기술 규정"은 압력 장비 및 파이프 플랜지 조인트의 플랜지가 일반적인 304 (B8 Cl.1) 및 316 (B8M Cl. . 1) 특히 고온 및 가혹한 사이클 조건에서 재료의 볼트는 낮은 설치 볼트 힘을 피하기 위해 B8 Cl.2 (S30408) 및 B8M Cl.2로 교체해야합니다.
304 및 316과 같은 저강도 볼트 재료를 사용하는 경우 설치 단계에서도 토크가 제어되지 않기 때문에 볼트가 재료의 항복 강도를 초과하거나 파손되었을 수 있습니다. 당연히 압력 테스트 또는 작동 시작 중에 누출이 발생하면 볼트를 계속 조여도 볼트 힘이 올라가지 않고 누출을 멈출 수 없습니다. 또한 이러한 볼트는 볼트가 영구 변형되고 볼트의 단면 크기가 작아지고 재설치 후 파손되기 쉽기 때문에 분해 후 재사용 할 수 없습니다.
