304、304L、316 和 316L 的基本區(qū)別

氣動三偏心蝶閥

如前面幾講所述，法蘭接頭一是因內(nèi)壓力作用使兩法蘭密封面分離，引起墊片應(yīng)力相應(yīng)減少，二是因高溫下墊片蠕變松弛或螺栓本身蠕變引起螺栓扭力松弛，同樣使墊片應(yīng)力下降，以至法蘭接頭發(fā)生泄漏失效。實際運(yùn)行中，螺栓扭力松弛是不可避免的，初始擰緊的螺栓扭力總會隨時間而有所跌落。特別是處于高溫和劇烈循環(huán)工況的法蘭接頭，經(jīng)過10000小時運(yùn)行后，螺栓載荷損失常會超過50%，并隨時間的延續(xù)和溫度 的提高而衰減下去。

當(dāng)法蘭和螺栓為不同一材料，尤其當(dāng)法蘭為碳鋼，螺栓為不銹鋼時，因螺栓和法蘭材料的熱膨脹系數(shù)不同，如 50℃下不銹鋼的熱膨脹系數(shù)（16.51×10-5／℃)比碳鋼熱膨脹系數(shù)（11.12×10-5／℃)大，裝置升溫后，當(dāng)法蘭的膨脹量小于螺栓的膨脹量時，在變形協(xié)調(diào)后，螺栓伸長量減小引起螺栓扭力的松弛，就可能導(dǎo)致法蘭接頭發(fā)生泄漏。因此，高溫的設(shè)備法蘭和管法蘭接頭時，特別是法蘭和螺栓材料的熱膨脹系數(shù)不同，盡可能使兩者材料的熱膨脹系數(shù)相近。

由上可見，304和316一類奧氏體不銹鋼的力學(xué)強(qiáng)度低，304的室溫屈服強(qiáng)度僅為205MPa，316也只有210MPa。因此，為了提高螺栓抗松弛和抗疲勞的能力，采取提高安裝螺栓扭力的措施，如在后續(xù)的講壇中將會講到采用大安裝螺栓扭力時，要求安裝螺栓應(yīng)力達(dá)到70%的螺栓材料屈服強(qiáng)度，這樣就必須提高螺栓材料的強(qiáng)度等級，采用高強(qiáng)度或中強(qiáng)度合金鋼螺栓材料。顯易而見，除鑄鐵、非金屬法蘭或橡膠墊片外，對于壓力等級較高法蘭或墊片應(yīng)力較大的半金屬和金屬墊片，304、316這類低強(qiáng)度材料螺栓，因螺栓扭力不夠而達(dá)不到密封要求。

這里需要特別關(guān)注的是在美國不銹鋼螺栓材料標(biāo)準(zhǔn)中304和316分別有兩個類別，即304的B8 Cl.1和B8 Cl.2 以及 316 的 B8M Cl.1 和 B8M Cl.2。Cl.1 是經(jīng)過碳化物固溶處理，而 Cl.2 除固溶處理外，還經(jīng)過 應(yīng)變強(qiáng)化處理。雖然 B8 Cl.2 和 B8 Cl.1 在耐化學(xué)腐蝕性上沒有根本區(qū)別，但相對 B8 Cl.1，B8 Cl.2 的 力學(xué)強(qiáng)度獲得相當(dāng)提高，如直徑為3/4”的B8 Cl.2 螺栓材料的屈服強(qiáng)度為550MPa，而所有直徑的 B8 Cl.1 螺栓材料的屈服強(qiáng)度僅為205MPa，兩者相差兩倍以上。國內(nèi)螺栓材料標(biāo)準(zhǔn)中的 06Cr19Ni10(304)、06Cr17Ni12Mo2(316)，與B8 Cl.1 和 B8M Cl.1 相當(dāng)。[注：GB/T 150.3《壓力容器第三部分設(shè)計》中的螺栓材料S30408與B8Cl.2 相當(dāng)；S31608 與 B8M Cl.1 相當(dāng)。

鑒于以上原因，GB/T150.3和GB／T38343《法蘭接頭安裝技術(shù)規(guī)定》中，規(guī)定承壓設(shè)備法蘭和管法蘭接頭不推薦使用通常的 304（B8 Cl.1）和 316（B8M Cl.1）材料的螺栓，尤其在高溫和劇烈循環(huán)工況，應(yīng)更替為 B8 Cl.2(S30408) 和 B8M Cl.2，以避免低下的安裝螺栓扭力。

值得注意的是當(dāng)采用 304、316 這類低強(qiáng)度螺栓材料，甚至在安裝階段，由于沒有對扭矩進(jìn)行控制，螺栓可能已超過材料屈服強(qiáng)度，甚至發(fā)生斷裂。自然，若耐壓試驗或開始運(yùn)行就出現(xiàn)了泄漏，即使繼續(xù)擰緊螺栓，螺栓扭力也上不去，不能阻止泄漏。此外，這些螺栓拆卸后不能重復(fù)使用，因螺栓已經(jīng)產(chǎn)生了久變形，螺栓截面尺寸變小，再安裝就容易發(fā)生擰斷。