为@@什么法兰接头@@不宜用@@ 304 材料@@的@@螺栓@@@@

在法兰接头@@密封中@@@@，当碳钢@@或@@不锈钢@@@@法兰配用@@ 304 材料@@螺栓@@时@@，在运行状态时常会发生泄漏问题@@。今天@@， 法士威@@就给@@大@@家讲解一下法兰垫片组合密封@@，为@@什么螺栓@@不建议用@@304材料@@。

304、304L、316 和@@ 316L 材料@@有什么基本区别@@？

304、304L、316 和@@ 316L 是法兰接头@@@@（包括法兰@@、密封元件和@@紧固件@@）中@@通常选用的@@不锈钢@@@@种材料@@@@。

简言之@@，能抵抗大@@气腐蚀的@@钢@@叫不锈钢@@@@@@，而@@能抵抗化学介质腐蚀的@@钢@@叫耐酸钢@@@@。通常使用的@@不锈钢@@@@类型为@@@@304、304L、316、316L，是美国材料@@标准@@(ANSI 或@@ ASTM)的@@不锈钢@@@@种代号@@@@，隶属于奥氏体不锈钢@@@@的@@@@ 300 系列一类钢@@@@。与@@国内材料@@标准@@(GB/T)对应的@@牌号@@是@@ 06Cr19Ni10（304）、022Cr19Ni10（304L）、06Cr17Ni12Mo2 （316）、022Cr17Ni12Mo2（316L）。通常把这类不锈钢@@@@统称为@@@@ 18—8不锈钢@@@@。

304、304L、316 和@@ 316L 由于加入合金元素和@@加入量的@@不同@@@@，其理化和@@机械性能也是不同@@的@@@@， 与@@普通不锈钢@@@@相比@@@@，它们具有良好的@@耐蚀性@@、耐热性@@和@@加工性能@@。304L 的@@耐蚀性与@@@@ 304 相似@@，但因@@@@ 304L 的@@含@@碳量比@@@@304低@@，故其抗晶间腐蚀@@能力更强@@。316、316L 是含@@钼不锈钢@@@@@@，因@@添加钼元素@@，故其耐蚀性和@@@@ 耐热性@@比@@@@304、304L 更优异@@。同理@@，因@@316L 的@@含@@碳量比@@@@316 低@@，故其抗晶腐蚀能力更优良@@。304、304L、316 和@@ 316L 一类奥氏体不锈钢@@@@的@@力学强度低@@@@，304的@@室温@@屈服强度为@@@@@@205MPa，304L 为@@ 170MPa；316 的@@室温@@ 屈服强度为@@@@210MPa，316L 为@@ 200MPa。因@@此@@，用它们制作的@@螺栓@@属于低@@强度级别的@@螺栓@@@@。

304不锈钢@@@@

304不锈钢@@@@是普遍且应用广泛的@@钢@@种@@，具有良好的@@耐腐蚀性@@、耐热性@@，低@@温强度和@@机械特性@@；加工性能好@@，韧性高@@。广泛地用于制作要求良好综合性能@@（耐腐蚀和@@成型性@@）的@@设备@@和@@机件@@。在大@@气中@@耐腐蚀@@，如@@果是工业性气氛或@@重污染地区@@，则需要及时清洁以避免腐蚀@@。304不锈钢@@@@为@@国家认可的@@食品级不锈钢@@@@@@。

316不锈钢@@@@

316与@@304在化学成分上的@@最主要区别就是@@316含@@Mo，而@@且一般公认@@，316的@@耐腐蚀性更好些@@，比@@304在高温环境下更耐腐蚀@@。可在@@苛酷的@@高温条件下使用@@@@；加工硬化性好@@（加工后弱或@@无磁性@@）；固溶状态无磁性@@；良好的@@焊接性能@@。使用范围广@@，比@@如@@@@化学@@、染料@@、造纸@@、草酸@@、肥料等生产设备@@@@，食品工业@@、沿海地区设施等@@。

牌号@@中@@的@@@@“L"

我们都知道不锈钢@@@@包含@@了多种元素@@，而@@碳化物含@@量比@@一般含@@量减少的@@金属@@，会在牌号@@后面加上一个@@“L”来表示@@——比@@如@@@@316L、304L。

为@@什么要减少碳化物呢@@？主要是为@@了防止@@“晶间腐蚀@@”。晶间腐蚀@@指的@@是金属在高温焊接的@@过程中@@@@，析出碳化物@@。晶间腐蚀@@破坏晶粒间的@@结合@@，大@@大@@降低@@金属的@@机械强度@@。而@@且金属表面往往仍是完好的@@@@，但不能经受敲击@@，所以是一种很危险的@@腐蚀@@。

304L不锈钢@@@@

作为@@@@低@@碳的@@@@304钢@@，在一般状态下@@，其耐腐蚀性与@@@@304钢@@相似@@@@，但在焊接后或@@者消除应力后@@，其抗晶间腐蚀@@能力优秀@@；在未进行热处理的@@情况下@@，也能保持良好的@@耐蚀性@@，可在@@-196℃～800℃下使用@@。

316L不锈钢@@@@

作为@@@@316钢@@种的@@低@@碳系列@@，除与@@@@316钢@@有相同的@@特性外@@，它的@@抗晶间腐蚀@@性好@@。它可应用于抗晶间腐蚀@@性要求高的@@产品@@以及@@化学@@、煤炭@@、石油产业的@@野外露天机器@@，化工厂等领域@@。较高的@@晶间腐蚀@@敏感性并不意味着非低@@碳材料@@就更容易腐蚀@@。在高氯环境中@@@@，这种敏感性也越高@@。316L的@@Mo含@@量使得该钢@@种拥有很好的@@抗点蚀能力@@，可以安全的@@应用于含@@@@Cl－等卤素离子环境@@。

为@@什么法兰接头@@不应采用@@ 304 和@@ 316 等一类材料@@的@@螺栓@@@@@@?

如@@前所述@@，法兰接头@@一是因@@内压力作用使两法兰密封面分离@@，引起垫片应力相应减少@@，二是因@@@@ 高温下垫片蠕变松弛或@@螺栓@@本身蠕变引起螺栓@@力松弛@@，同样使垫片应力下降@@，以至法兰接头@@发生泄漏失效@@。

实际运行中@@@@，螺栓@@力松弛是不可避免的@@@@，初始拧紧的@@螺栓@@力总会随时间而@@有所跌落@@。特别是处于高温@@ 和@@剧烈循环工况的@@法兰接头@@@@，经过@@10000 小时运行后@@，螺栓@@载荷损失常会超过@@50%，并随时间的@@延续和@@温度@@ 的@@提高而@@衰减下去@@。

当法兰和@@螺栓@@为@@不同@@一材料@@@@，尤其当法兰为@@碳钢@@@@，螺栓@@为@@不锈钢@@@@时@@，因@@螺栓@@和@@法兰材料@@的@@热膨胀系数@@2 不同@@，如@@ 50℃下不锈钢@@@@的@@热膨胀系数@@（16.51×10-5／℃)比@@碳钢@@热膨胀系数@@（11.12×10-5／℃)大@@，装置升温后@@，当法兰的@@膨胀量小于螺栓@@的@@膨胀量时@@，在变形协调后@@，螺栓@@伸长量减小引起螺栓@@力的@@松弛@@，就可能@@ 导致法兰接头@@发生泄漏@@。因@@此@@，高温的@@设备@@法兰和@@管法兰接头@@时@@，特别是法兰和@@螺栓@@材料@@的@@热膨胀系数不同@@@@，尽可能使两者材料@@的@@热膨胀系数相近@@。

304 和@@ 316 一类奥氏体不锈钢@@@@的@@力学强度低@@@@，304 的@@室温@@屈服强度仅为@@@@205MPa，316 也只有@@210MPa。因@@此@@，为@@了提高螺栓@@抗松弛和@@抗疲劳的@@能力@@，采取提高安装螺栓@@力的@@措施@@，如@@在后续的@@讲坛中@@@@ 将会讲到采用最大@@安装螺栓@@力时@@，要求安装螺栓@@应力达到@@ 70%的@@螺栓@@材料@@屈服强度@@，这样就必须提高螺栓@@@@ 材料@@的@@强度等级@@，采用高强度或@@中@@强度合金钢@@螺栓@@材料@@@@。显易而@@见@@，除铸铁@@、非金属法兰或@@橡胶垫片外@@，对于压力等级较高法兰或@@垫片应力较大@@的@@半金属和@@金属垫片@@，304、316 这类低@@强度材料@@螺栓@@@@，因@@螺栓@@力不够而@@达不到密封要求@@。

这里需要特别关注@@的@@是@@，在美国不锈钢@@@@螺栓@@材料@@标准中@@@@304和@@316分别有两个类别@@，即@@304的@@B8 Cl.1和@@B8 Cl.2 以及@@ 316 的@@ B8M Cl.1 和@@ B8M Cl.2。Cl.1 是经过@@碳化物固溶处理@@，而@@ Cl.2 除固溶处理外@@，还经过@@@@ 应变强化处理@@。虽然@@ B8 Cl.2 和@@ B8 Cl.1 在耐化学腐蚀性上没有根本区别@@，但相对@@ B8 Cl.1，B8 Cl.2 的@@ 力学强度获得相当@@提高@@，如@@直径为@@@@3/4”的@@B8 Cl.2 螺栓@@材料@@的@@屈服强度为@@@@@@550MPa，而@@所有直径的@@@@ B8 Cl.1 螺栓@@材料@@的@@屈服强度仅为@@@@205MPa，两者相差两倍以上@@。国内螺栓@@材料@@标准中@@的@@@@ 06Cr19Ni10(304)、06Cr17Ni12Mo2(316)，与@@B8 Cl.1 和@@ B8M Cl.1 相当@@。[注@@：GB/T 150.3《压力容器@@ 第三部分@@ 设计@@》中@@的@@螺栓@@材料@@@@ S30408 与@@ B8 Cl.2 相当@@；S31608 与@@ B8M Cl.1 相当@@。

鉴于以上原因@@@@，GB/T 150.3 和@@ GB／T38343《法兰接头@@安装技术规定@@》中@@，规定承压设备@@法兰和@@管法兰接头@@不推荐使用通常的@@@@ 304（B8 Cl.1）和@@ 316（B8M Cl.1）材料@@的@@螺栓@@@@，尤其在高温和@@剧烈循环工况@@，应更替为@@@@ B8 Cl.2(S30408) 和@@ B8M Cl.2，以避免低@@下的@@安装螺栓@@力@@。

值得注@@意的@@是当采用@@ 304、316 这类低@@强度螺栓@@材料@@@@，甚至在安装阶段@@，由于没有对扭矩进行控制@@，螺栓@@可能已超过材料@@屈服强度@@，甚至发生断裂@@。自然@@，若耐压试验或@@开始运行就出现了泄漏@@，即@@使继续拧紧螺栓@@@@，螺栓@@力也上不去@@，不能阻止泄漏@@。此外@@，这些螺栓@@拆卸后不能重复使用@@，因@@螺栓@@已经产生了永久变形@@，螺栓@@截面尺寸变小@@，再安装就容易发生拧断@@。