案例

群里發(fā)生了這么一件事情：

一臺加氫反應(yīng)器，材料為15CrMoR+S32168的復(fù)合板，水壓試驗(yàn)7.3MPa，采用的緊固件是30408的材料，人孔密封不住，一打水壓就漏。

泄壓后，將螺柱拆下來，圖片如下：

從圖片可以看到，螺柱的螺紋部分已經(jīng)產(chǎn)生比較大的變形，螺紋已經(jīng)咬花了。

原因

設(shè)計(jì)人員查詢了管法蘭規(guī)范：

其中，管法蘭用緊固件材料分類有一注：

低強(qiáng)度螺栓只能用于壓力等級為Class150和Class300的法蘭以及非金屬墊片。

于是推測，是否壓力較高的法蘭（大于Class300），不能使用S30408的螺柱螺母。

為什么取不銹鋼的螺栓

加氫反應(yīng)器比較常用緊固件的有35CrMoA或者25Cr2MoVA。墊片一般是纏繞墊或者RJ密封面，需要的預(yù)緊力都比較大。

既然不銹鋼螺栓不好用，那么為什么在很多設(shè)備中采用不銹鋼螺栓呢？

其一是很多設(shè)備，其整體采用純不銹鋼，壓力不高，但是環(huán)境要求比較高（食品級），或者有腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。為了避免一些使用碳鋼螺栓潛在的風(fēng)險(xiǎn)，或者為了美觀，全部采用不銹鋼，晶晶亮透心涼。造價(jià)沒有提升多少，但是檔次上升不少。

純不銹鋼設(shè)備用碳鋼的螺栓（特別還是發(fā)黑處理的），好比一身上下名牌衣服，但是卻穿了一件5塊錢的內(nèi)褲，能穿，但是別扭。

襯的/堆的不銹鋼設(shè)備用碳鋼螺栓，好比穿著打補(bǔ)丁的名牌衣服，穿5塊的內(nèi)褲，毫無違和感。

至于碳鋼設(shè)備用碳鋼螺栓，好比普通人穿啥都沒人在意，符合身份。

而碳鋼設(shè)備用不銹鋼螺栓，好比普通人穿著超人內(nèi)褲，奪人眼球。

其二是，不銹鋼螺栓有時(shí)有著碳鋼螺栓不具備的有點(diǎn)，耐高溫。對于加氫設(shè)備使用不銹鋼螺栓，一般是因?yàn)樵O(shè)計(jì)溫度太高（>=550°C），取碳鋼的螺栓，許用應(yīng)力太低，或者沒有許用應(yīng)力，導(dǎo)致螺栓提供的預(yù)緊力不夠，無法密封。

原來設(shè)計(jì)過幾臺設(shè)計(jì)溫度580°C的換熱器，是全不銹鋼的，螺柱也采用的不銹鋼，就是因?yàn)樘间撘呀?jīng)取不到許用應(yīng)力了。

不銹鋼螺栓需要注意什么

本反應(yīng)器的設(shè)計(jì)溫度是410度，按理來說，一般沒有使用不銹鋼的必要。

不銹鋼的螺柱，按照GB150.2，其供貨狀態(tài)是固溶。

固溶處理指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。

固溶的主要作用是：

1、主要是改善鋼和合金的塑性和韌性，為沉淀硬化處理作好準(zhǔn)備等。

2、使不銹鋼鋼組織和成分均勻一致：在高溫下原子活動加劇，σ相溶解，化學(xué)成分趨于均勻，快速冷卻后就獲得均勻的單相組織。

3、使合金中各種相充分溶解，強(qiáng)化固溶體，并提高韌性及抗蝕性能，消除應(yīng)力與軟化，以便繼續(xù)加工或成型。

4、消除加工硬化，以利于繼續(xù)冷加工。通過固溶處理，歪扭的晶格恢復(fù)，伸長和破碎的晶粒重新結(jié)晶，內(nèi)應(yīng)力消除。

5、恢復(fù)不銹鋼固有的耐蝕性能。由于冷加工造成碳化物析出，晶格缺陷，使不銹鋼耐蝕性能下降。固溶處理后不銹鋼耐蝕性能恢復(fù)到最佳狀態(tài)。

后續(xù)

技術(shù)人員回應(yīng)了最終解決方案。

使用不銹鋼螺栓時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意一下不銹鋼的供貨狀態(tài)，以及設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力和設(shè)計(jì)溫度。

設(shè)計(jì)壓力非常高的時(shí)候（>Class300#），可能因?yàn)椴讳P鋼比較“軟”，螺紋不能夠提供足夠的預(yù)緊力，甚至螺紋發(fā)生變形，導(dǎo)致密封失效。