螺栓法蘭墊片密封，為什么螺栓不建議用 304材料
發布時間：2024-11-04 09:52:34 發布人：泵閥
在法蘭接頭密封中當碳鋼或不銹鋼法蘭配用 304 材料螺栓時，在運行狀態時常會發生泄漏問題。本講 將對此作一定性的剖析。
1) 304、304L、316 和 316L 材料有什么基本區別？
304、304L、316 和 316L 是法蘭接頭（包括法蘭、密封元件和緊固件）中通常選用的不銹鋼種材料。
304、304L、316 和 316L 是美材料標準(ANSI 或 ASTM)的不銹鋼種代號，隸屬于奧氏體不銹鋼的 300 系列一類鋼。與國內材料標準(GB/T)對應的牌號是 06Cr19Ni10（304）、022Cr19Ni10（304L）、06Cr17Ni12Mo2 （316）、022Cr17Ni12Mo2（316L）。通常把這類不銹鋼統稱為 18—8不銹鋼。
表 1 含碳量，% 室溫屈服強度，MPa 推薦高使用溫度，℃
304 ≤0.08 205 816
304L ≤0.03 170 538
316 ≤0.08 210 816
316L ≤0.03 200 538
304、304L、316 和 316L 由于加入合金元素和加入量的不同，其理化和機械性能也是不同的， 與普通不銹鋼相比，它們具有良好的耐蝕性、耐熱性和加工性能。304L 的耐蝕性與 304 相似，但因 304L 的含碳量比304低，故其抗晶間腐蝕能力更強。316、316L 是含鉬不銹鋼，因添加鉬元素，故其耐蝕性和 耐熱性比304、304L 更優異。同理，因316L 的含碳量比316 低，故其抗晶腐蝕能力更優良。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。
2) 為什么法蘭接頭不應采用 304 和 316 等一類材料的螺栓?
如前面幾講所述，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。
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