Śruby ze stali nierdzewnej można zaprojektować w celu spełnienia określonych wymagań aplikacji wysokociśnieniowych lub wysokiej temperatury za pomocą kilku kluczowych wzglętów projektowych i materialnych. Poniżej znajdują się czynniki, które wpływają na ich wydajność w tych wymagających środowiskach:
1. Wybór materiału
Oporność w wysokiej temperaturze: Wybierz stopnie stali nierdzewnej o wyższej oporności na temperaturę, takie jak stopień 316 lub stopień 321, które zawierają wyższe poziomy molibdenu lub tytanu, aby uzyskać lepszą odporność na ciepło i utlenianie. Oceny te dobrze działają w zastosowaniach, w których temperatury przekraczają 500 ° F (260 ° C) i mogą wytrzymać rozszerzalność cieplną bez utraty siły.
Stopy oporne na ciepło: W przypadku ekstremalnych temperatur można zastosować specjalne stopy, takie jak Inconel lub Hastelloy, ponieważ oferują doskonałą odporność na pełzanie, utlenianie i zmęczenie termiczne w wysokich temperaturach.
2. Projektowanie wątków i geometria
Rozkład naprężeń: Aby upewnić się, że śruby mogą poradzić sobie z środowiskami pod wysokim ciśnieniem, konstrukcja nici powinna koncentrować się na jednolitym rozdziale naprężeń. Używanie drobnych gwintów (w przeciwieństwie do gruboziarnistych gwintów) może zapewnić lepszą wytrzymałość na rozciąganie i odporność na usuwanie w warunkach pod wysokim ciśnieniem.
Dłuższe wątki lub wkładki gwintowane: w przypadku aplikacji wymagających wysokiej pojemności obciążenia, dłuższe wątki lub zastosowanie gwintowanych wkładek może pomóc w równomiernym rozszerzeniu ciśnienia na powierzchni, zmniejszając ryzyko awarii.
3. Rozmiar śruby i wytrzymałość
Wytrzymałość na rozciąganie: Śruby ze stali nierdzewnej należy wybrać z wystarczającą wytrzymałością na rozciąganie, aby poradzić sobie zarówno z siłami osiowymi, jak i ścinającymi obecnymi pod wysokim ciśnieniem. Stale nierdzewne o wyższej wytrzymałości, takie jak pH stopnia 17-4, mogą być konieczne do zastosowań, w których śruby podlegają wyższym obciążeniom lub ciśnieniu.
Średnica i długość: Średnica i długość śrub należy wybrać do obsługi przyłożonych sił. W przypadku zastosowań pod wysokim ciśnieniem większe średnice mogą zapewnić większą powierzchnię, aby lepiej rozpowszechniać ciśnienie i zapobiegać awarii. Długość musi być wystarczająca, aby zapewnić, że śruba bezpiecznie utrzyma komponenty pod przyłożonym ciśnieniem.
4. Obróbka cieplna
Oczyszczanie wyżarzania lub roztworu: śruby ze stali nierdzewnej stosowane w środowiskach o wysokiej temperaturze powinny być wyżarzane lub roztwór traktowany ciepłem w celu złagodzenia naprężeń wewnętrznych i poprawy ich ciągliwości i odporności na korozję. Obróbka cieplna zwiększa również zdolność śruby do odporności na deformację pełzania i utrzymywać swój kształt w przedłużonych wysokich temperaturach.
Załadowanie wstępne: Zapewnienie prawidłowego załadowania śruby podczas instalacji pomoże utrzymać jego integralność w warunkach pod wysokim ciśnieniem. Kontrolowane moment obrotowy lub napięcie zapewnia, że śruba pozostaje pod ciągłą siłą, zapobiegając rozluźnieniu i wyciekom w systemach pod wysokim ciśnieniem.
5. Zabiegi powierzchniowe
Powłoki: środowiska wysokociśnieniowe i wysokotemperaturowe często narażają śruby na ekstremalne zużycie i korozję. Powłoki, takie jak ceramiczne lub PTFE (politetrafluoroetylen), mogą poprawić odporność na cykl termiczny i utlenianie. Powłoki te pomagają zmniejszyć tarcie i zużycie, zapewniając jednocześnie dodatkową odporność na korozję.
Pasywacja: Śruby mogą poddać się procesowi pasywacyjnego w celu zwiększenia odporności na korozję stali nierdzewnej, szczególnie w środowiskach narażonych na warunki kwaśne lub bogate w chlorek. Pasywanie śruby zapewnia, że warstwa tlenku na powierzchni jest wolna od zanieczyszczeń, zmniejszając ryzyko pękania korozji naprężeń pod wysokim ciśnieniem.
6. System przykręcania i mocowanie
Układ śrubowy: W aplikacjach wysokociśnieniowych śruby można stosować w układach wielokrotnych (takich jak połączenia kołnierzowe). Projekt powinien zapewnić równe załadowanie przez cały zestaw śrub, aby zapobiec zlokalizowanym naprężeniom. Wiele elementów mocujących jest często potrzebnych do równomiernego rozkładu ciśnienia i zmniejszenia ryzyka awarii w jednej śrubie.
Mechanizmy blokujące: Środowiska pod wysokim ciśnieniem często wymagają lokali lokajowych, blokujących lub klejów blokujących nici, aby zapobiec rozluźnieniu śrub w czasie z powodu wibracji lub cyklizacji termicznej.
7. Odporność na stres i zmęczenie
Odporność na zmęczenie: śruby ze stali nierdzewnej w środowiskach wysokiej temperatury lub pod wysokim ciśnieniem są często narażone na cykliczne obciążenie, co może prowadzić do niepowodzenia zmęczenia. Wybór śrub o zwiększonej odporności na zmęczenie (takie jak stopy o wyższej wytrzymałości) lub zwiększenie średnicy i głębokości nici może pomóc w zmniejszeniu ryzyka pękania zmęczenia.
Wysokie ciśnienie i temperatura pełzanie odnosi się do powolnego odkształcenia materiału pod stałym naprężeniem w czasie. Śruby w środowiskach wysokociśnieniowych i wysokiej temperaturze muszą być zaprojektowane z materiałami, które wykazują niskie prędkości pełzania, takie jak traktowane ciepłem ze stali nierdzewnej lub wyspecjalizowane stopy.
8. Kontrola jakości i testowanie
Testy pod wysokim ciśnieniem: Aby zapewnić, że śruby spełniają wymagane standardy, powinny one poddać się testom hydraulicznym lub pneumatycznym na poziomach ciśnienia, które reprezentują warunki operacyjne. Testy te potwierdzają, że śruby mogą wytrzymać szczelne uszczelnienie i utrzymywać integralność strukturalną pod ciśnieniem w świecie rzeczywistym.
Testowanie materiału: śruby ze stali nierdzewnej należy poddać testom takimi jak testy wytrzymałości na rozciąganie, testowanie twardości i testowanie uderzenia, aby sprawdzić, czy mogą one wykonywać zarówno w warunkach wysokociśnieniowych, jak i wysokiej temperaturze. 3
