Różnica między śrubami B7 i B16: wanad, obróbka cieplna i ograniczenia temperaturowe

Dwie śruby są dostarczane w tej samej skrzyni i wyglądają identycznie: ten sam gwint, to samo wykończenie z czarnego tlenku, ten sam styl stempla klasy na końcu. Jedna to klasa B7 ASTM A193, druga to klasa B16. Różnica między nimi sprowadza się do pojedynczego pierwiastka stopowego i jednego dodatkowego etapu w piecu do obróbki cieplnej, a różnica ta decyduje o tym, czy gorący kołnierz nadal utrzymuje obciążenie śrubowe po ośmiu latach pracy.

Jedna konsekwencja następuje natychmiast: B7 i B16 nie są wymienne w dziale zakupów. Jeśli rysunek wymaga A193 B7, a dostawca oferuje B16 jako ulepszenie, jest to zmiana inżynieryjna, a nie zastąpienie. Dokumentacja, oznakowanie i obliczenia połączeń muszą być zgodne, zanim kołek zostanie umieszczony w kołnierzu.

Dlaczego jeden pierwiastek stopowy zmienia wynik

Gatunek B7 to zasadniczo stal AISI 4140/4142: 0,38-0,48% węgla, 0,80-1,10% chromu, 0,15-0,25% molibdenu, bez celowego dodatku wanadu. Klasa B16 utrzymuje poziom chromu, ale w przybliżeniu trzykrotnie zwiększa zawartość molibdenu do 0,50-0,65% i dodaje 0,25-0,35% wanadu.

Ten wanad to cała historia. Tworzy drobne, stabilne węgliki, które są odporne na zgrubienie, podczas gdy stal pozostaje w temperaturze przez lata. Ponieważ te węgliki pozostają tam, gdzie zostały umieszczone, B16 można odpuszczać twardiej i cieplej niż B7 i nadal spełniać to samo minimum wytrzymałości na rozciąganie 125 ksi. B7 jest odpuszczany w temperaturze minimum 1100°F (593°C); B16 jest hartowany zauważalnie wyżej, zwykle w zakresie 1150-1250°F (620-675°C).

Gorętszy temperament zwykle zmiękcza stal, więc w jaki sposób B16 utrzymuje swoją wytrzymałość? Chemia została zaprojektowana tak, aby to umożliwić. Dwie kołki, które przeszły próbę rozciągania w temperaturze pokojowej, mogą zachowywać się zupełnie inaczej po pięciu latach w temperaturze 300°F i właśnie tę lukę specyfikacja stara się wypełnić.

Pręty gwintowane ze stali stopowej B7 3/4"×10" zapewniają wyjątkową wytrzymałość, odporność na temperaturę i ochronę przed korozją w jednym niezawodnym łączniku. Niezależnie od tego, czy zabezpieczasz... Zobacz produkt →

B7 pozostaje klasą wolumenową z dużym marginesem, a związane z nią zasady zaopatrzenia, w tym oczekiwania dotyczące dokumentacji dotyczące prac rurociągów naftowych i gazowych, są omówione w tym dokumencie Przewodnik po gatunkach i wyborze prętów gwintowanych B7 .

B7 kontra B16 w skrócie

Wartości odzwierciedlają minimalne wymagania ASTM A193 i powszechnie przyjętą praktykę branżową; Sufity z możliwością podłączenia gorącej wody stanowią wytyczne inżynieryjne, a nie ograniczenia określone w przepisach.

Co kryją liczby nagłówków: relaksacja stresu

Gorący kołnierz rzadko ulega awarii z powodu pęknięcia kołka. Zawodzi, bo szpilka powoli się rozciągała, uszczelka straciła kompresję i złącze zaczęło przeciekać. Obie klasy zaczynają się od tego samego napięcia wstępnego, więc pytanie brzmi, ile z tego napięcia wstępnego przetrwa. B7 i B16 śledzą się blisko w temperaturze około 700°F, a następnie szybko się rozchodzą.

Słupki pokazują ilustracyjny wskaźnik zachowanego obciążenia wstępnego (100 = pełne początkowe napięcie wstępne), aby uwidocznić trend. Rzeczywiste zachowanie złącza zależy również od rodzaju uszczelki, sztywności złącza, początkowego naprężenia śruby i obrotu kołnierza.

Wynikają z tego dwie praktyczne lektury. Po pierwsze, temperatura rozgałęzienia mieści się w zakresie od 800°F do 900°F, co jest zgodne z zwyczajem terenowym określania B16 dla gorącej pary wtórnej, reaktorów do uwodornienia i obsługi wodoru. Po drugie, jeśli złącze w temperaturze 850°F już przecieka i przy każdym wyłączeniu należy dokręcać ponownie, zmiana gatunku kołka przyniesie więcej korzyści niż dokręcenie wartości momentu obrotowego. Warto również zauważyć: B7 wystawiony na działanie temperatury wyższej od temperatury odpuszczania trwale zmięknie i nie należy go ponownie używać, niezależnie od tego, jak dobrze wygląda po czyszczeniu.

Gdzie każda klasa kończy się w terenie

Te dwie klasy nie dzielą rynku równomiernie. Poniższy ilustracyjny rozkład pokazuje, gdzie koncentruje się zapotrzebowanie na śruby A193 w wysokiej temperaturze i dlaczego zamówienia dotyczące wyboru gatunku różnią się tak bardzo w zależności od projektu.

Segmenty stanowią przybliżone szacunki branżowe w celach ilustracyjnych, a nie zmierzone badanie rynku.

B7 dominuje w chłodniejszym końcu każdego z tych segmentów: rurociągi użyteczności publicznej, kołnierze klasy 150 do 600, pokrywy zaworów i ogólna konserwacja instalacji. B16 koncentruje się tam, gdzie projektanci martwią się o relaks w ciągu 20 lat życia, dlatego pojawia się nieproporcjonalnie w obwodach obróbki wodorem, gorącej pary i wysokociśnieniowego wodoru, mimo że stanowi niewielki udział w całkowitym tonażu.

Przewodnik po wyborze: pięć kontroli przed wydaniem zamówienia

Nakrętki, powłoki i detale decydujące o wytrzymałości połączenia

Wybór klasy to tylko połowa zakupu. Nakrętka musi być twardsza niż kołek, aby zerwanie gwintu nie spowodowało uszkodzenia, a powłoka musiała wytrzymać tę samą temperaturę co kołek. W tym przypadku technicznie poprawna śruba B16 może nadal nie działać prawidłowo.

ASTM A194 B7 Czarne, ciężkie nakrętki sześciokątne ASTM A194 B7 Czarne, ciężkie nakrętki sześciokątne are high-strength, heavy-duty hex nuts specifically engineered to pair with ASTM A193 B7 alloy steel bolts in high-temperature and hi... Zobacz produkt →

Nakrętki klasy 2H A194 są hartowane i odpuszczane do wyższej twardości niż szpilki, które zawierają, dlatego tak powszechne jest połączenie kołka B7 z nakrętką 2H. Powyżej temperatury około 800-850°F zwykle stosuje się nakrętki klasy 7, aby nakrętka nie stała się słabym ogniwem. Ograniczenia dotyczące powłok są tak samo konkretne: powłoki na bazie PTFE są zwykle stosowane do temperatur około 500°F, a cynkowanie ogniowe jest unikane w pracy ciągłej w temperaturach powyżej około 400°F, ponieważ cynk i żelazo wzajemnie się dyfundują, co powoduje degradację powłoki. Powyżej tych temperatur realistyczną opcją jest powierzchnia z czarnego tlenku lub gołego stopu z odpowiednim środkiem smarnym.

Stal stopowa M27*300 Powłoka PTFE / Dacromet B7 Pręty gwintowane Szpilki Pręty gwintowane B7 ze stali stopowej M27×300 z powłoką PTFE/Dacromet łączą wytrzymałość w wysokiej temperaturze z zaawansowaną ochroną przed korozją. Niezależnie od tego, czy zabezpieczane są krytyczne kołnierze na... Zobacz produkt →

Powłoka i smar również zmieniają zależność momentu obrotowego od napięcia wstępnego. Kołek z wykończeniem Dacromet lub PTFE osiąga określone napięcie wstępne przy znacznie niższym momencie obrotowym klucza niż kołek suchy, oksydowany na czarno. Po zmianie wykończenia należy ponownie sprawdzić wartość momentu obrotowego zgodnie z normą ASME PCC-1, zamiast ponownie wykorzystywać wartość z poprzedniego projektu.

Notatki dotyczące zamówień i zgodności

• Odrzuć nieoznaczony materiał. Śruby A193 muszą być opatrzone znakiem klasy, a nieoznaczonej śruby dwustronnej nie można z całą pewnością przypisać do żadnego gatunku.
• Wymagaj certyfikatu EN 10204 3,1 młyna powiązanego z liczbą wytopową, pokazującego skład chemiczny, wyniki rozciągania i plastyczności, twardość i temperaturę odpuszczania, jeśli wymaga tego specyfikacja klienta.
• Ręczny XRF jest użyteczną metodą kontroli krzyżowej, ponieważ różnica zawartości molibdenu pomiędzy dwoma gatunkami jest duża i łatwa do odczytania. Odczyty wanadu na przyrządach przenośnych obarczone są szerszymi słupkami błędów, dlatego należy traktować XRF jako narzędzie przesiewowe i pozwolić, aby decydujące znaczenie miał certyfikat i oznaczenie.
• Zamów kontrolę twardości każdej partii przeznaczonej do pracy w wysokiej temperaturze. Kołek, który został nadmiernie odpuszczony, może nadal przejść próbę rozciągania, odprężając się znacznie szybciej, niż oczekiwano.
• Nie używać ponownie B7, który przeszedł eksploatację powyżej temperatury odpuszczania. Stal została trwale zmiękczona, a druga instalacja nie wytrzyma takiego napięcia wstępnego jak pierwsza.
• W przypadku kwaśnych usług poproś o zgodność z NACE MR0175 / ISO 15156, maksymalną wartość 235 HBW i 100% test twardości, który wskazuje na B7M, a nie zwykły B7.
• Magazynowany cynkowany ogniowo towar należy przechowywać w suchym i wentylowanym miejscu. Biała rdza na dostarczonej partii jest częstym powodem odrzucenia podczas kontroli przychodzącej.

Decyzja wyrażona jasno

Jeśli temperatura złącza jest niższa niż około 800°F, a specyfikacja wymaga B7, kup B7 i wydaj różnicę na prawidłową procedurę dokręcania. Jeśli złącze nagrzewa się bardziej, ulega cyklicznym zmianom termicznym lub zdarzały się nieszczelności pomiędzy wymianami, wanad i wyższa temperatura odpuszczania w B16 dają coś mierzalnego: obciążenie śruby utrzymujące się nadal w dziesiątym roku. Obydwa gatunki mają wspólną klasę wytrzymałości i tabelę momentu obrotowego, ale nie mają wspólnego okresu użytkowania w temperaturze i to jest różnica, która ma znaczenie.