1. Introducere
Șuruburile hexagonale DIN933 sunt cele mai comune elemente de fixare standard cu filet complet pentru asamblarea mecanică, fixarea structurală și conexiunea generală a echipamentelor. Datorită specificațiilor lor versatile și costurilor reduse, mulți ingineri aplică direct șuruburi DIN933 echipamentelor de înaltă temperatură, cum ar fi cuptoarele industriale, conductele de conducție a căldurii, carcasele de înaltă temperatură și dispozitivele de ciclu termic, fără verificare profesională.
De fapt, șuruburile obișnuite din oțel carbon DIN933 au limite clare de utilizare la temperaturi ridicate. Serviciul pe termen lung dincolo de pragul de temperatură va cauza înmuiere termică, deformare prin fluaj, atenuare a preîncărcării și slăbire a filetului, ducând la scurgeri ale echipamentelor, vibrații structurale și chiar accidente de siguranță. Acest articol explică în mod sistematic standardele de toleranță la temperatură ridicată ale diferitelor grade de șuruburi DIN933, analizează riscurile de aplicare și oferă soluții alternative potrivite pentru condițiile de lucru la temperaturi înalte.
2. Cum deteriorează temperatura ridicată șuruburile DIN933
Condițiile de lucru la temperaturi ridicate vor schimba permanent structura mecanică a șuruburilor standard DIN933, reflectată în principal în următoarele patru aspecte:
2.1 Înmuierea termică și reducerea rezistenței Șuruburile obișnuite din oțel carbon vor reduce treptat duritatea și rezistența la tracțiune atunci când temperatura ambientală depășește 100℃. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât este mai evident fenomenul de înmuiere, rezultând o capacitate portantă insuficientă.
2.2 Deformarea fluajului la temperatură ridicată La temperaturi ridicate pe termen lung și preîncărcare constantă, șuruburile DIN933 vor produce o alungire lentă a fluajului din plastic. Lungimea șurubului crește, iar forța de strângere scade rapid, provocând goluri de conexiune slăbite.
2.3 Expansiune termică și nepotrivire a filetului Șuruburile și materialele matricei au coeficienți de dilatare termică diferiți. Temperatura ridicată cauzează abateri ale filetului, frecare crescută, blocare sau slăbire în timpul ciclării termice.
2.4 Oxidarea și fisurarea suprafeței Șuruburile din oțel carbon DIN933 neacoperite sunt predispuse la oxidarea rapidă a suprafeței și decarbonizarea la temperaturi înalte, ducând la coroziunea filetului și fisurarea prin oboseală.
3. Limita de rezistență la temperatură ridicată a diferitelor grade DIN933
Diferitele grade de rezistență ale șuruburilor hexagonale DIN933 au intervale de temperatură sigure complet diferite, care este baza de bază pentru selecția ingineriei.
DIN933 grad de șuruburi |
Temperatura de lucru continuă sigură |
Temperatura maximă instantanee |
Caracteristici de performanță la temperatură înaltă |
Oțel carbon de calitate 4.8 |
≤80℃ |
120℃ |
Rezistență la căldură extrem de slabă, ușor de înmuiat și deformat la temperaturi ușor ridicate |
Oțel carbon de calitate 8.8 |
≤150℃ |
200℃ |
Rezistență generală la căldură, potrivită numai pentru echipamente de căldură la temperatură scăzută |
10.9 Gradul de rezistență ridicată |
≤250℃ |
300℃ |
Performanță stabilă la temperatură medie, nu este potrivită pentru mediul de fluaj de temperatură ultra-înaltă pe termen lung |
12.9 Gradul de rezistență ridicată |
≤300℃ |
350℃ |
Cea mai bună rezistență la căldură dintre DIN933 convențional, încă limitată pentru echipamentele de cazane și cuptor |
4. Riscuri comune de siguranță ale utilizării greșite a DIN933 în echipamente de înaltă temperatură
4.1 Pierdere continuă de preîncărcare După o funcționare de lungă durată la temperatură înaltă, fluajul șurubului cauzează alungirea permanentă. Chiar dacă este strânsă din nou, forța de strângere nu poate fi menținută stabil, rezultând vibrații ale echipamentului și scurgeri de gol.
4.2 Fractură de oboseală sub ciclul termic Creșterea și scăderea frecventă a temperaturii produc stres termic alternativ. Șuruburile standard DIN933 nu au rezistență la oboseală la temperaturi ridicate și sunt ușor de spart la rădăcina filetului.
4.3 Eșecul de prindere și dezasamblare a firului Oxidarea la temperatură ridicată cauzează aderența firului și uzura. Șuruburile DIN933 sunt greu de dezasamblat la întreținerea ulterioară, iar filetul este ușor de casat în timpul dezasamblarii forțate.
5. Schema de înlocuire a condițiilor de lucru la temperatură înaltă
Când temperatura echipamentului depășește 300 ℃, toate oțelul carbon standard Șuruburile DIN933 trebuie înlocuite cu elemente de fixare profesionale la temperatură înaltă:
5.1 300℃–500℃ Condiție de funcționare Înlocuiți cu șuruburi din oțel aliat ASTM A193 B7 / B16 și șuruburi hexagonale, cu rezistență stabilă la fluaj și rezistență la întindere la temperatură ridicată.
5.2 500℃–800℃ Condiții de funcționare Utilizați elemente de fixare din oțel inoxidabil 310S sau din aliaj de temperatură înaltă Incoloy pentru a rezista la oxidarea la temperaturi ultra-înalte și deformarea termică.
5.3 Echipament de ciclism termic Abandonați șuruburile DIN933 cu filet complet și adoptați șuruburi cu jumătate de filet la temperatură înaltă pentru a reduce concentrația de stres termic și pentru a îmbunătăți stabilitatea conexiunii.
6. Sfaturi standard de utilizare pentru DIN933 în mediu cu temperatură medie
Pentru scenarii de temperatură medie fără limită (sub 200 ℃) în care trebuie utilizat DIN933, urmați specificațiile standard pentru a prelungi durata de viață:
1. Adopți galvanizarea la cald sau acoperirea antioxidare la temperatură înaltă pentru a reduce oxidarea și decarbonizarea suprafeței;
2. Reduceți în mod corespunzător preîncărcarea cuplului pentru a rezerva spațiul de dilatare termică;
3. Adăugați garnituri rezistente la temperaturi înalte pentru a tampona deformarea termică;
4. Verificați și strângeți în mod regulat șuruburile după stabilizarea temperaturii echipamentului.
7. Concluzie
Standard Șuruburile hexagonale DIN933 au limite clare de aplicare la temperaturi ridicate. Șuruburile convenționale din oțel carbon de calitate 4.8/8.8/10.9/12.9 sunt potrivite numai pentru medii cu temperatură normală și temperatură medie sub 300℃. Orice echipament de înaltă temperatură care depășește pragul trebuie să folosească elemente de fixare profesionale din aliaj pentru temperatură înaltă. Inginerii trebuie să distingă cu strictețe limitele temperaturii de lucru pentru a evita defecțiunile echipamentelor și pericolele de siguranță cauzate de selecția greșită a materialului.
8. Întrebări frecvente
Î1: Se pot folosi șuruburi de gradul 12,9 DIN933 pentru conexiunile la temperaturi înalte ale cazanului? R: Nu. Deși gradul 12,9 are cea mai mare rezistență la temperatură din seria DIN933, este încă un material din oțel carbon, incapabil să reziste pe termen lung la fluajul la temperatură înaltă a cazanului. Sunt necesare șuruburi profesionale din aliaj pentru temperatură înaltă.
Î2: șuruburile galvanizate DIN933 vor eșua mai repede în medii cu temperatură ridicată? A: Da. Stratul obișnuit electro-galvanizat se va descompune și se va desprinde peste 120 ℃, pierzând efectul anti-rugină și accelerând eșecul oxidării firului.
Î3: Slăbirea șuruburilor este inevitabilă după încălzirea și răcirea la temperatură ridicată? R: Ciclul termic va cauza pierderi de preîncărcare. Inspecția regulată și strângerea secundară sunt necesare pentru conexiunile cu șuruburi DIN933 la temperatură medie.
