1. Введение
А193 Б7 и A193 B8 — широко используемые марки шпилек для фланцев котлов и паровых труб. Многие зарубежные заказчики без различия относятся ко всем маркам А193 как к жаропрочным болтам. Они игнорируют свойство ползучести аустенитной нержавеющей стали и указывают B8 для непрерывной работы при высоких температурах. После длительной эксплуатации шпилька медленно деформируется, преднатяг падает, прокладка теряет сжатие и фланец негерметичен, что приводит к внеплановым простоям. B8 предназначен в первую очередь для защиты от коррозии, а не для долговременного сопротивления ползучести. B7 — это легированная хромомолибденом сталь, обеспечивающая стабильную ползучесть при умеренно высоких температурах. Они не являются взаимозаменяемыми.
2. Механизм ползучести и снижение преднатяга шпилек A193 B8.
2.1 Ползучесть B8
A193 B8 — аустенитная нержавеющая сталь марки 304. Под постоянным напряжением и постоянной высокой температурой материал подвергается медленной пластической деформации, известной как ползучесть. Он ломается не сразу, но шпилька постепенно удлиняется, преднатяг падает, и уплотняющее давление на фланцевое соединение исчезает. B8 может выдерживать кратковременные пиковые температуры, но пределом его эксплуатации является длительная высокая температура при постоянной нагрузке.
2.2 Разница между B8 класса 1 и класса 2
Класс 1: Отожженный на раствор, более мягкий, с плохим сопротивлением ползучести. Подходит для работы в агрессивных средах, при температуре окружающей среды или при периодических высоких температурах.
Класс 2: Холодная обработка при более высокой температуре окружающей среды. Однако нагартование тускнеет при высокой температуре. Риск релаксации ползучести сохраняется при длительной эксплуатации в горячем состоянии.
3. Сравнение: A193 B8 и A193 B7.
Элемент |
A193 B8 (аустенитная нержавеющая сталь 304) |
A193 B7 (легированная сталь Cr-Mo) |
Основное преимущество |
Коррозионная стойкость, стойкость к окислению, хорошие характеристики при низких температурах. |
Стабильное сопротивление ползучести, лучшее сохранение предварительной нагрузки при умеренно высокой температуре. |
Типичный сервис |
Фланцы из нержавеющей стали, агрессивные среды, низкая температура, прерывистый нагрев. |
Котлы, паропроводы, фланцы непрерывного действия для высоких температур и высокого давления |
Ограничение |
Очевидное проскальзывание при длительном нагреве, быстрая потеря преднатяга. |
Плохая коррозионная стойкость, легко ржавеет в агрессивной среде. |
Непрерывный предел высокой температуры |
Не рекомендуется для длительной ползучей нагрузки. |
Хорошая стабильность при непрерывной работе при 400–450 ℃. |
Распространенная ошибка: покупатели видят только ASTM A193 и полагают, что все шпильки A193 одинаковы для высоких температур, игнорируя, что B7 и B8 принадлежат к разным семействам материалов.
4. Типичные случаи сбоев
Паровой фланец котла: шпильки B8 заменяют B7. Утечек при запуске нет, но через несколько недель непрерывной работы происходит утечка пара из-за релаксации предварительной нагрузки.
Высокотемпературный технологический трубопровод: устойчивая высокая температура плюс термические циклы, повторная затяжка не может обеспечить герметичность.
Коррозионный трубопровод изначально рассчитан на температуру окружающей среды с классом B8; позже температура процесса повышается без замены шпилек.
5. Контрольный список источников и выбора
Определить приоритет: коррозионная стойкость → B8; постоянная высокая температура и стабильная предварительная нагрузка → B7 или другой жаропрочный сплав
Проверьте рабочую температуру: определите кратковременную пиковую температуру и постоянную постоянную рабочую температуру.
Соответствующие гайки: шпильки B8 с 8 гайками A194; Шпильки B7 с гайками A194 2H. Не смешивайте случайно.
Просмотрите MTC: проверьте марку и класс термообработки (Класс 1/Класс 2), а не только проверяйте номер стандарта ASTM A193.
6. Распространенные заблуждения
Заблуждение 1: B8 может заменить B7 для фланцев непрерывного высокотемпературного котла. Пояснение: B8 хорошо противостоит коррозии, но имеет более слабые характеристики ползучести. Он потеряет предварительную нагрузку при длительной тепловой нагрузке.
Заблуждение 2: B8 Class2 обладает высокой прочностью, поэтому подходит для высокотемпературных соединений, критически важных для предварительной нагрузки. Пояснение: Прочность при холодной обработке снижается при высокой температуре. Класс 2 только повышает прочность при комнатной температуре и не предотвращает релаксацию при ползучести.
Заблуждение 3: Кратковременное температурное испытание соответствует длительному рабочему состоянию, допускается использование одного и того же материала. Пояснение: Ползучесть зависит от времени, температуры и нагрузки. Кратковременное тепловое воздействие не гарантирует долговременную надежность.
7. Часто задаваемые вопросы
Вопрос 1: Мы уже установили шпильки B8 на высокотемпературные трубопроводы, как оценить риск? A1: Проверьте постоянную рабочую температуру и часы непрерывной работы. Добавьте регулярную проверку предварительной нагрузки. Если возможно, замените на B7 во время следующего технического обслуживания.
Q2: Соединение подвержено коррозии и работает при постоянной высокой температуре. B7 не устойчив к коррозии. A2: Оцените решения для покрытия или перейдите на подходящий сплав, устойчивый к высокотемпературной коррозии. Не используйте B8 для удовлетворения обоих требований.
