浙江至德鋼業(yè)有限公司技術(shù)工程師在審查某些配管設(shè)計(jì)人員文件時,發(fā)現(xiàn)某不銹鋼法蘭錯誤設(shè)計(jì)成了不銹鋼螺栓,設(shè)計(jì)人員認(rèn)為不銹鋼法蘭如果選用碳鋼或者合金鋼螺栓會產(chǎn)生腐蝕。實(shí)際上,在工程設(shè)計(jì)時,通用的材料設(shè)計(jì)規(guī)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(zhì)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(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:在劇烈循環(huán)條件下,法蘭連接用的螺栓或者雙頭螺柱,應(yīng)采用合金鋼材料。劇烈循環(huán)條件是指管道內(nèi)部應(yīng)力交替變化次數(shù)很大的場合,如往復(fù)式壓縮機(jī)管道、PSA分離等,若不選用高強(qiáng)度合金鋼螺栓,而采用不銹鋼等低強(qiáng)度螺栓,根據(jù)疲勞理論,由于不銹鋼螺栓強(qiáng)度較低,交變應(yīng)力幅度較大時對應(yīng)的許用循環(huán)次數(shù)較小,長期使用會導(dǎo)致螺栓突然疲勞斷裂造成重大危險(xiǎn)。
(2)HG/T20634《鋼制管法蘭用緊固件》規(guī)定,符合GB/T 1220的304不銹鋼、316不銹鋼螺栓為低強(qiáng)度螺栓,只能用于CL150、CL300的法蘭配套非金屬平墊片時。低強(qiáng)度螺栓能承受的預(yù)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?yàn)轭A(yù)緊力不夠而達(dá)不到密封效果。
(3)HG/T 20635《鋼制管法蘭、墊片、緊固件選配規(guī)定》規(guī)定:低強(qiáng)度緊固件僅用于公稱壓力≤CL300,采用非金屬平墊片的法蘭接頭,不應(yīng)使用于劇烈循環(huán)工況。
(4)合金鋼螺栓在交貨時,已經(jīng)涂有防銹油,可避免與不銹鋼法蘭的直接接觸。對于法蘭,設(shè)計(jì)時需要的是其強(qiáng)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(chǎn)生的微弱腐蝕不會對其使用性能產(chǎn)生任何影響。只有對于不銹鋼管和管件等強(qiáng)調(diào)密封的場合,才要求嚴(yán)格避免不銹鋼與碳鋼直接接觸。