Почему нельзя использовать сталь 304/316 для фланцевых соединений?
В реальных условиях эксплуатации фланцевых соединений ослабление силы затяжки болтов неизбежно, и первоначальное усилие затяжки болтов со временем всегда уменьшается. Особенно для фланцевых соединений, работающих в условиях высоких температур и интенсивных циклов, после 10 000 часов эксплуатации потеря силы затяжки болтов часто превышает 50% и уменьшается с течением времени и повышением температуры.
Когда фланец и болт изготовлены из разных материалов, особенно когда фланец изготовлен из углеродистой стали, а болт – из нержавеющей стали, из-за разницы в коэффициентах теплового расширения материалов болта и фланца, после нагревания устройства, когда расширение фланца меньше, чем расширение болта, после согласования деформации удлинение болта уменьшается, что приводит к ослаблению усилия болта, что может привести к утечке фланцевого соединения. Поэтому, когда фланцевые соединения высокотемпературного оборудования и фланцевые соединения трубопроводов, особенно когда коэффициенты теплового расширения материалов фланца и болта различны, необходимо максимально приблизить коэффициенты теплового расширения двух материалов.
Механическая прочность аустенитных нержавеющих сталей марок 304 и 316 низкая. Предел текучести при комнатной температуре у стали 304 составляет всего 205 МПа, а у стали 316 — всего 210 МПа. Поэтому для улучшения антирелаксационных и противоусталостных свойств болтов необходимо принять меры по повышению усилия затяжки болта. Таким образом, необходимо повышать класс прочности материалов болтов и использовать высокопрочные или среднепрочные легированные стали. Очевидно, что за исключением чугуна, неметаллических фланцевых или резиновых прокладок, для полуметаллических и металлических прокладок с высоким классом давления фланца или прокладки болты из низкопрочных материалов, таких как 304 и 316, не могут отвечать требованиям по герметизации из-за недостаточного усилия затяжки болта.