Титан болатын бұрандалардың коррозияға төзімділігі мен маркасын таңдау
304 vs. 316 vs. мамандандырылған қорытпалар: титан болатын бұрандалардың маркаларын орташа қауіптерге сәйкестендіру
Дұрыс аустенитті болттарды таңдау — олар қандай ортада пайдаланылатынын түсінумен басталады. AISI 304 маркалы болттар көбінесе ішкі орындарда немесе құрғақ аймақтарда қолдануға жарамды, бірақ теңіз суы немесе хлор бар ортада олар жеткіліксіз, себебі оларда молибден мүлдем болмайды. Осы фактор барлығын анықтайды. 316 маркалы болттарда шамамен 2–3 пайыз молибден бар, бұл коррозиялық ортада пайда болатын қиын әрі зиянды пішіндер мен трещиналарға төзімділікті қатты арттырады. Сондықтан көптеген адамдар қайық бөлшектері, жүзу бассейндері немесе теңізге жақын орналасқан бұйымдар үшін 316 маркасын таңдайды. Өткен жылы NACE International деректеріне сәйкес, 316 маркалы болттар 304 маркалы болттардың бұзылуына әкелетін хлоридтің концентрациясынан бес есе көп хлоридті ортаға төзімді. Ал күкірт қышқылы, тұз қышқылы немесе оттекті су ерітінділері сияқты қатаң химиялық заттармен жұмыс істеген кезде арнайы қорытпалар қажет болады. Мысалы, 254 SMO немесе AL-6XN маркалары өзінде шамамен 6 пайыз молибден мен қосымша азот болғандықтан, осындай агрессивті заттарға қарсы көп үздік қорғаныс ұсынады.
| Дәреже | Негізгі қоспалы қоспалар | Максималды хлоридтің төзімділігі | Типілік қолданулар |
|---|---|---|---|
| 304 | 18% Cr, 8% Ni | 200 ppm | Ішкі жабдықтар, құрғақ климаттар |
| 316 | 16% Cr, 10% Ni, 2% Mo | 1000 ppm | Теңіз техникасы, жүзу бассейндері жүйелері |
| 254 SMO | 20% Cr, 18% Ni, 6% Mo, N | 5000+ ppm | Химиялық зауыттар, тұзды суды тұзсыздану |
Теңіз, химиялық және тамақ өнеркәсібінде қолданылатын құрылғылар: Теріге әсер ету аустенитті болттарды таңдауды анықтайды
Біз таңдайтын материалдар негізінен олар қандай ортада пайдаланылатынына байланысты. Мысалы, теңіз ортасын қарастырайық. Тұзды ауа мен тұрақты ылғал металл бөлшектерге қатты әсер етеді. Сондықтан 316 маркалы шайымсыз болттар 304 маркалы шайымсыз болттарға қарағанда кернеулік коррозиялық трещиналарға қарағанда көпке шыдайды, өйткені 304 маркалы шайымсыз болттар осы жағдайларда тез бұзылады. Енді азот қышқылы сыйымдылықтары немесе сірке қышқылы реакторлары сияқты қатты химиялық заттармен жұмыс істегенде инженерлер әдетте Hastelloy C276 сияқты никель мазмұны жоғары қорытпаларға немесе супер дуплекс сыныптарына жүгіреді. Бұл материалдар уақыт өте келе агрессивті химиялық әсерлерге көпке шыдайды. Тамақ өңдеу зауыттарында мәселелер басқаша болады. Регламенттер бұл жерде өте маңызды, өйткені барлық нәрсе тазартуға оңай болуы керек және өнімдерді ластандырмауы керек. 316 маркалы шайымсыз болттардың гладкий беті FDA талаптарына сай келеді, бірақ кейбір сүт өндірісінің кәсіпорындары сезімтал өнімдерге темір босатпау үшін титан болттарды қолдануды қалайды. Шығару жүйелері немесе турбина корпусы сияқты экстремалды жылу циклдарына ұшырайтын бөлшектер үшін A286 шайымсыз болат 700 °C-қа жуық температурада да беріктігін сақтайды. Металл бөлшектермен жұмыс істейтін кез келген адам қондырғыларды жобалаған кезде әрқашан жақсы коррозияға төзімділік кестесін қарауы керек, әсіресе қуыс коррозиясы немесе әртүрлі металл түрлерін бірге пайдаланған кездегі проблемалар болуы мүмкін.
Темірбетон болттары үшін механикалық беріктік талаптары
Негізгі маркалар бойынша созылу және ағу беріктігі: 304, 316, 17-4 PH және A286
Созылу беріктігі — сынғанға дейінгі ең жоғары жүктемені көрсетеді; ағу беріктігі — тұрақты деформация пайда болатын шекті мәнді көрсетеді. Бұл қасиеттер темірбетон болттарының маркалары бойынша әртүрлі болады және олардың функционалдық талаптарға сәйкестігі қажет:
- 304: Орташа созылу беріктігі (~70 000–90 000 PSI) және жақсы пішімдеу қабілеті мен жалпы коррозияға төзімділігі
- 316: 304 маркасымен салыстырғанда механикалық сипаттамалары ұқсас, бірақ хлоридке төзімділігі айтарлықтай жақсарған — орташа орта, емес беріктік шектеуші фактор болған кезде идеалды
- 17-4 PH : Тұрақты қаттылыққа ие болатын қоспалы болат, оның созылу беріктігі 130 000–160 000 PSI, ал ағу беріктігі өте жоғары (100 000–120 000 PSI); аэроғарыш, мұнай өндіру және құрылыс саласында қолданылады
- A286 — 1300 °F температурасына дейін шамамен 130 000 PSI (фунт-күш/квадрат инч) беріктігін сақтайды — бұл оны реактивті қозғалтқыштар мен электр энергиясын өндіру қондырғыларындағы жоғары температурада бекіту үшін тәуелсіз қолданылатын материал етеді
| Дәреже | Созу күші (psi) | Созылу шегі (фунт/кв. дюйм) | Оптималды қолдану жағдайы |
|---|---|---|---|
| 304 | 70,000–90,000 | 25,000–40,000 | Жалпы мақсаттағы құрылғылар |
| 316 | 70,000–90,000 | 25,000–40,000 | Теңіз жағдайларына/химиялық әсерге төзімділік |
| 17-4 PH | 130,000–160,000 | 100,000–120,000 | Құрылымдық/авиациялық жүктемелер |
| A286 | 120,000–150,000 | 85,000–110,000 | Аса жоғары температура ортасы |
ASM International стандарттарына (2023 ж.) сәйкес, 17-4 PH маркалы болттың көтеретін жүктемесі стандартты аустенитті маркаларға қарағанда шамамен 80% артық — бұл оны жоғары кернеулерге есептелген конструкцияларда қолданудың маңыздылығын көрсетеді
Беріктік шегі болттың асылындағы өнімділігін анықтайтын негізгі фактор болған кезде
Түйінділерді жобалаған кезде инженерлер сынықтарды болдырмауға ғана емес, сонымен қатар ағысу шегіне назар аударуы қажет. Негізгі мәселе — түйіннің уақыт өте келе тұрақты деформацияға қарсы тұра алуы немесе тұрақты деформацияға ұшырамайтығы. Бұл тұрақты тербеліске ұшырайтын жабдықтарда, фланцты қосылыстары бар қысымдық ыдыстарда, жер сілкінісіне төзімділік үшін жобаланған құрылымдарда және көптеген рет температураның өзгеруіне ұшырайтын жүйелерде өте маңызды. Созылуға байланысты сыну қатарып-қатарып, кенеттен және көрнекті түрде болады, ал ағысу шегіне байланысты проблемалар баяу дамиды. Әрбір жүктеме циклында микроскопиялық деформациялар жиналып, қосылыстың қаншалықты тығыз қалатынын және оның сиып кетуін толығымен бұзып жіберетіндей деңгейге жетеді. ASME B16.5 стандарттарына сәйкес, жұмыс кезіндегі күштер материалдың ағысу шегінің 90%-ынан асқан кезде болттардың бұзылу ықтималдығы әлдеқайда жоғарылайды. Нақтырақ айтқанда, құбырлардың фланцтары үшін жобалаушылар көптеген қысым циклдарынан кейін сиып кетуін сақтау үшін гasketтердің қысылуын қамтамасыз ету үшін материалдың созылу шегінің кемінде 60%-ын құрайтын ағысу шегін қамтамасыз етуге ұмтылады. Осы себепті, мысалы, 17-4 PH шөгінді қатайтылған коррозияға төзімді болат сияқты материалдар осындай жағдайларда өте бағалы. Бұл сплавтар әдеттегі 304 коррозияға төзімді болатқа қарағанда ағысуға қарсы тұру қабілетін шамамен үш есе жақсартады, бұл циклдық қажылу мен қауіпсіздік негізгі мәселелер болып табылатын қосылыстар үшін айтарлықтай айырмашылық жасайды.
Темірбетон болттарымен байланысқан қатты қысылу қаупі және материалдардың үйлесімділігі
Неге темірбетоннан темірбетонға орнатылатын бекітпе элементтері қатты қысылу қаупін көтереді — және оны қалай азайтуға болады
Қатты қысылу — бұл орнату кезінде темірбетон тісті беттерінің суықтауы нәтижесінде бір-біріне жабысуы. Бұл құбылыс негізінен орнату кезіндегі үйкеліс арқылы пайда болатын жылу мен қысым салдарынан қорғаныш хром оксиді қабатының тозуына әкеледі. Осы қабат жойылғаннан кейін оның астындағы реакцияға тұрақты негізгі металл ашылып, басқа беттерге жабысады. 304 маркалы болт пен 304 маркалы гайканы қолданған кезде проблема одан да арта түседі, себебі олардың қаттылық деңгейлері мен химиялық құрамдары ұқсас. Бұл олардың бір-біріне тағы да оңай жабысуына әкеледі. Қатты қысылудың пайда болуын болдырмау үшін өндірушілер бірнеше тәжірибелік шаралар қолдана алады.
- Жинау кезінде үйкелісті азайту және жабысу құбылысын тежеу үшін никель негізіндегі антизадирлік майлағыштарды қолданыңыз
- Мүмкіндігінше әртүрлі маркаларды жұптаңыз — мысалы, 304 болттарды 316 гайкалармен бірге қолданыңыз — бұл металдардың өзара сәйкестігін бұзады
- Жылу тасымалын шектеу үшін бақыланатын айналдыру моментін қолданыңыз және бұрандаларды баяу бұрыңыз
- Жоғары айналдыру моменті қажет ететін қолданулар үшін беттік қатайтылған немесе бетінде қаптама бар болттарды (мысалы, Xylan немесе керамикалық қаптамалар) көрсетіңіз
- Тораптың біркелкі таратылуын қамтамасыз ету үшін және жергілікті кернеуді азайту үшін алтыбұрышты дизайнерлерге қарағанда он екі бұрышты болт басын ұсыныңыз
Таза, зақымданбаған резьбалар мен дұрыс резьба қосылу тереңдігі де қайта құрастыруға көп кететін немесе жоғары сенімділік талап ететін жүйелерде қабырғалаудың алдын алу үшін маңызды рөл атқарады.
Болттардың өмір сүру ұзақтығына әсер ететін орта және жұмыс істеу жағдайлары
Хлоридтер, температураның тербелістері, ылғалдылық және циклдық жүктеме: шынайы әлемдегі тозу қозғаушы күштері
Пайдалану кезінде бейнеленген болттардың тозуына төрт бір-бірімен байланысты орта және жұмыс істеу факторы басымдыққа ие болады:
- Хлоридтер локалды коррозияны—әсіресе молибден жеткіліксіз маркаларда піттинг пен саңылаулы коррозияны—жеделдетеді. Су аймағындағы орнатылымдар ішкі аймақтағыларға қарағанда үш есе тезірек корродирленеді.
- Өстірме- суық циклдері болт пен негізгі бет арасындағы дифференциалды ұлғаюға әкеледі, ол біртіндеп бекітпе қосылыстарын қаттылатырып, қайта бұрғылау кезінде галлингтің пайда болуына себепші болады.
- Ылғалдың ұсталуы әсіресе нашар су ағысы бар құрылымдарда немесе қорғалған саңылауларда ылғал Қысымды Коррозиялық Трещиналар (ҚКТ)—химиялық өндірістердің жанында кеңінен таралған, сынғыш және жиі көрінбейтін бұзылу түрінің пайда болуына мүмкіндік береді.
- Циклдік жүктеу тербеліс, қысымның пульсациясы немесе қайталанатын жылулық ұлғаю/сығылу микроскопиялық трещиналардың пайда болуы мен дамуын бастайды, олар өте төмен шектерде, яғни аққыштық шегінен төмен де циклдық сынудың пайда болуына алып келеді.
Тиімді азайту шараларына материалдың таңдалуы, беттің өңделуі және ұзақ мерзімді пайдалану стратегиясы кіреді: хлоридтерге бай аймақтар үшін 316 немесе супер-аустениттік маркаларға көшу; температураның өзгеруін ескере отырып, антиадгезиялық қоспаларды қолдану; ылғалдылығы жоғары аймақтарда рутинды тексерулерді жоспарлау; динамикалық жүктемелерге ұшырайтын қосылыстар үшін 17-4 PH сияқты циклдық иілуға төзімді қорытпаларды көрсету.
