Aké sú mechanické vlastnosti skrutiek olejového potrubia za podmienok vysokej teploty a vysokého tlaku?

Za podmienok vysokej teploty a vysokého tlaku mechanické vlastnosti skrutky sú kľúčovým faktorom pri zabezpečovaní bezpečnosti a spoľahlivosti spojení s potrubím. V tomto prostredí musia skrutky odolať extrémnym pracovným podmienkam vrátane výziev, ako je vysoký stres, tepelná expanzia, korózia a plazivá. Nasleduje podrobná analýza mechanických vlastností skrutiek olejového potrubia pri podmienkach vysokej teploty a vysokého tlaku:

1. Vplyv výberu materiálu na mechanické vlastnosti
Zliatinová oceľ s vysokou pevnosťou:
Pri podmienkach vysokej teploty a vysokého tlaku sa zliatinová oceľ s vysokou pevnosťou (napríklad 42CRMO, AISI 4140 alebo AISI 8740) zvyčajne vyberie ako skrutkový materiál. Tieto materiály majú vysokú pevnosť v ťahu a pevnosť výťažku a môžu odolať plastickej deformácii pri vysokom tlaku.
Nehrdzavejúca oceľ:
Ak je v prostredí korozívne médium (ako je sírovodík, oxid uhličitý alebo slaná voda), je možné zvoliť nehrdzavejúcu oceľ s lepším odporom korózie (ako je 316L, duplexná nehrdzavejúca oceľ). Aj keď pevnosť nehrdzavejúcej ocele môže byť nižšia ako sila niektorých zliatinových ocelí, jej odolnosť proti korózii a stabilita s vysokou teplotou z neho robia ideálnu voľbu.
Super zliatiny:
Pri extrémne vysokých teplotách (nad 500 ° C) a vysokým tlakovým podmienkam sa môžu použiť super zliatiny na báze niklu alebo kobaltu (napríklad Inconel 718, Hastelloy C-276). Tieto materiály majú vynikajúcu pevnosť vysokej teploty, oxidačnú odolnosť a odolnosť proti tepla.
2. Vplyv vysokej teploty na mechanické vlastnosti
Zníženie pevnosti v ťahu a pevnosti výťažku:

Pri zvyšujúcej sa teplote sa pevnosť v ťahu a pevnosť výťažku kovových materiálov výrazne znížia. Napríklad nad 400 ° C sa pevnosť bežnej uhlíkovej ocele môže znížiť o 30%-50%. Preto musí byť vhodný materiál vybraný podľa skutočnej pracovnej teploty.
Fenomén Creep:
Pri vysokých teplotách sa kovové materiály podliehajú javu tečenia, to znamená, že plastická deformácia sa postupne vyskytuje pri neustálom strese. Aby sa predišlo zlyhaniu spojenia spôsobeného tečením, mali by sa zvoliť materiály s dobrým odporom tečenia a pracovné napätie skrutiek by sa malo riadiť v povolenom rozsahu.
Koeficient tepelnej expanzie:
Rozdiel v koeficientoch tepelnej expanzie rôznych materiálov môže spôsobiť, že prispôsobenie medzi skrutkou a olejovým potrubím je voľný alebo príliš tesný. Preto je potrebné zvážiť porovnávanie tepelnej expanzie počas návrhu, aby sa predišlo úniku alebo poškodeniu spôsobeným tepelným stresom.
3. Vplyv vysokého tlaku na mechanické vlastnosti
Kompresný odpor:
Za podmienok s vysokým tlakom musia skrutky odolať obrovskému axiálnemu napätiu. Ak je pevnosť v ťahu skrutky nedostatočná, môže spôsobiť zlomeninu vlákna alebo zlyhanie pripojenia. Preto sa požadovaná minimálna veľkosť skrutky a požadovaná známka pevnosti musia vypočítať podľa pracovného tlaku.
Únava výkon:
Pri prostredí s vysokým tlakom a vibráciou môžu byť skrutky podrobené periodickému stresu, ktoré môžu spôsobiť zlomeninu únavy. Aby sa zlepšil únavový odpor, je možné zvoliť skrutky, ktoré boli zhasnuté a temperované alebo posilnené povrchy.
Tesniaci výkon:
V podmienkach vysokého tlaku je tesnenie skrutiek rozhodujúci. Závité spojenia môžu spôsobiť stopový únik v dôsledku vysokého tlaku, takže je potrebné kombinovať tesniace krúžky, surovú pásku alebo iné metódy tesnenia, aby sa zvýšil tesniaci účinok.
4. Bežné problémy a riešenia
Voľné skrutky:
Za podmienok vysokej teploty a vysokého tlaku sa skrutky môžu postupne uvoľniť v dôsledku tepelnej expanzie a vibrácií. Na vyriešenie tohto problému je možné prijať tieto opatrenia:
Používajte protikladné orechy alebo uzamykacie podložky;
Naneste lepidlo na uzamknutie nití (napríklad Loctite);
Zvýšte predpätie, ale buďte opatrní, aby ste nepresiahli výnosovú pevnosť skrutky.
Opotrebenie vlákna:
Pri dynamickom zaťažení s vysokým tlakom sa vlákna môžu nosiť v dôsledku trenia. Servisnú životnosť je možné rozšíriť o:
Povrchové kalenie závitov (ako je nitriding alebo chrómové pokovovanie);
Použitie materiálov s vyšším odporom opotrebenia;
Pravidelne kontrolujte a výmenu ťažko opotrebovaných skrutiek.
Praskanie korózie stresu:
V prostrediach s vysokou teplotou, vysokým tlakom a korozívnym médiom môžu skrutky trpieť praskaním korózie korózie. Riešenia zahŕňajú:
Výber materiálov odolných voči korózii;
Zníženie pracovného napätia skrutiek;
Aplikácia protikoróznej vrstvy na skrutky.

Aby sa zabezpečila spoľahlivosť a bezpečnosť skrutiek, mali by sa tieto faktory považovať za komplexne a dizajn by sa mal optimalizovať dôsledným testovaním a overovaním. Konečný výber by mal byť založený na konkrétnom scenári aplikácie, aby sa zabezpečilo, že skrutky môžu spĺňať požiadavky na výkon počas celej svojej životnosti.