浙江至德鋼業有限公司技術工程師在審查某些配管設計人員文件時,發現某不銹鋼法蘭錯誤設計成了不銹鋼螺栓,設計人員認為不銹鋼法蘭如果選用碳鋼或者合金鋼螺栓會產生腐蝕。實際上,在工程設計時,通用的材料設計規定和材料等級表上,不銹鋼法蘭并非必須選用不銹鋼螺栓,有些流體工況不銹鋼法蘭不能選用不銹鋼螺栓。例如,某流體選用了A182-F304/F304L材質的不銹鋼法蘭,墊片選用了不銹鋼纏繞墊片316LS.S/GRAP.(IR-304S.S,OR-304S.S),而螺栓螺母則選用了A193-B7/A194-2H合金鋼材料。
不銹鋼法蘭非必須選用不銹鋼螺栓的原因分析如下:
(1)GB 50316《工業金(jin)屬管(guan)道(dao)設計規范(fan)》規定:在劇烈(lie)循(xun)環條件下,法蘭連接(jie)用(yong)的螺(luo)栓(shuan)(shuan)(shuan)(shuan)或者雙頭螺(luo)柱,應(ying)采用(yong)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)材料(liao)。劇烈(lie)循(xun)環條件是指管(guan)道(dao)內部(bu)應(ying)力(li)交替變化(hua)次數很(hen)大的場合(he)(he),如往復式壓縮機管(guan)道(dao)、PSA分離等,若不(bu)選用(yong)高(gao)強(qiang)度(du)(du)(du)合(he)(he)金(jin)鋼(gang)(gang)螺(luo)栓(shuan)(shuan)(shuan)(shuan),而采用(yong)不(bu)銹鋼(gang)(gang)等低強(qiang)度(du)(du)(du)螺(luo)栓(shuan)(shuan)(shuan)(shuan),根據疲(pi)勞理論(lun),由(you)于不(bu)銹鋼(gang)(gang)螺(luo)栓(shuan)(shuan)(shuan)(shuan)強(qiang)度(du)(du)(du)較(jiao)低,交變應(ying)力(li)幅度(du)(du)(du)較(jiao)大時(shi)對應(ying)的許(xu)用(yong)循(xun)環次數較(jiao)小,長期使(shi)用(yong)會導(dao)致螺(luo)栓(shuan)(shuan)(shuan)(shuan)突然(ran)疲(pi)勞斷裂造成重大危(wei)險。
(2)HG/T20634《鋼制管法蘭用緊固件》規定,符合GB/T 1220的304不銹鋼(gang)、316不(bu)銹(xiu)鋼螺栓為低強度螺栓,只能用于CL150、CL300的法蘭配套非金屬平墊片時。低強度螺栓能承受的預緊力有限,壓力等級較高、剛度較大的法蘭,或者硬度較大的半金屬和金屬墊片在配套使用不銹鋼螺栓時,可能因為預緊力不夠而達不到密封效果。
(3)HG/T 20635《鋼制管(guan)法蘭、墊片、緊(jin)固(gu)件選配規定》規定:低強度緊(jin)固(gu)件僅用(yong)(yong)于公稱壓力≤CL300,采用(yong)(yong)非金屬(shu)平墊片的法蘭接頭(tou),不應使用(yong)(yong)于劇烈循(xun)環(huan)工況(kuang)。
(4)合金鋼螺栓在交貨時,已經涂有防銹油,可避免與不銹鋼法蘭的直接接觸。對于法蘭,設計時需要的是其強度和剛度(即法蘭盤的厚度和法蘭頸部的厚度),合金鋼螺栓和不銹鋼法蘭接觸產生的微弱腐蝕不會對其使用性能產生任何影響。只有對于不銹鋼管和管件等強調密封的場合,才要求嚴格避免不銹鋼與碳鋼直接接觸。