Hvad er de mekaniske egenskaber ved olierørskruer under høje temperatur og højtryksbetingelser?

Under høje temperatur og højtryksbetingelser, de mekaniske egenskaber ved olierørskruer er en nøglefaktor for at sikre sikkerheden og pålideligheden af ​​rørledningsforbindelser. I dette miljø skal skruer modstå ekstreme arbejdsvilkår, herunder udfordringer som høj stress, termisk ekspansion, korrosion og kryb. Følgende er en detaljeret analyse af de mekaniske egenskaber ved olierørskruer under høje temperatur og højtryksbetingelser:

1. Virkningen af ​​materialevalg på mekaniske egenskaber
Høj styrke legeringsstål:
Under høje temperatur- og højtryksbetingelser vælges normalt højstyrkestål (såsom 42CRMO, AISI 4140 eller AISI 8740) som skruematerialet. Disse materialer har høj trækstyrke og udbyttestyrke og kan modstå plastiske deformation under højt tryk.
Rustfrit stål:
Hvis der er et ætsende medium i miljøet (såsom hydrogensulfid, kuldioxid eller saltvand), kan rustfrit stål med bedre korrosionsbestandighed (såsom 316L, duplex rustfrit stål eller super duplex rustfrit stål) vælges. Selvom styrken af ​​rustfrit stål kan være lavere end for nogle legeringsstål, gør dens korrosionsmodstand og høj temperaturstabilitet det til et ideelt valg.
Superlegeringer:
Under ekstremt høje temperaturer (over 500 ° C) og højtryksbetingelser kan nikkelbaserede eller koboltbaserede superlegeringer (såsom Inconel 718, Hastelloy C-276) anvendes. Disse materialer har fremragende styrke med høj temperatur, oxidationsmodstand og krybningsmodstand.
2. Effekt af høj temperatur på mekaniske egenskaber
Fald i trækstyrke og udbyttestyrke:

Med stigende temperatur vil trækstyrken og udbyttestyrken for metalmaterialer falde markant. For eksempel over 400 ° C kan styrken af ​​almindeligt kulstofstål falde med 30%-50%. Derfor skal det passende materiale vælges i henhold til den faktiske arbejdstemperatur.
Krybe fænomen:
Ved høje temperaturer vil metalmaterialer gennemgå krybe fænomen, dvs. plastisk deformation, der gradvist forekommer under konstant stress. For at undgå forbindelsesfejl forårsaget af krybning, skal materialer med god krybemodstand vælges, og skruers arbejdsspænding skal kontrolleres inden for det tilladte interval.
Termisk ekspansionskoefficient:
Forskellen i termiske ekspansionskoefficienter af forskellige materialer kan forårsage, at pasningen mellem skruen og olierøret er løs eller for stramt. Derfor skal termisk ekspansionsmatching overvejes under design for at undgå lækage eller skader forårsaget af termisk stress.
3. Effekt af højt tryk på mekaniske egenskaber
Komprimeringsmodstand:
Under højtryksbetingelser skal skruer modstå enorm aksial stress. Hvis skruens trækstyrke er utilstrækkelig, kan den forårsage trådbrud eller forbindelsesfejl. Derfor skal den minimale skruestørrelse og styrkekvalitet, der kræves, beregnes i henhold til arbejdstrykket.
Træthedsydelse:
Under højt tryk og vibrationsmiljø kan skruer udsættes for periodisk stress, hvilket kan forårsage træthedsbrud. For at forbedre træthedsmodstand kan skruer, der er blevet slukket og hærdet eller overfladet styrket, vælges.
Forseglingsydelse:
Under højtryksbetingelser er skruens tætning ydeevne afgørende. Trådforbindelser kan forårsage sporlækage på grund af højt tryk, så det er nødvendigt at kombinere tætningsringe, råtape eller andre tætningsmetoder for at forbedre tætningseffekten.
4. almindelige problemer og løsninger
Løse skruer:
Under høje temperatur- og højtryksbetingelser kan skruer gradvist løsne på grund af termisk ekspansion og vibration. For at løse dette problem kan følgende foranstaltninger træffes:
Brug anti-trosende nødder eller låsevaskere;
Påfør trådlåselim (f.eks. Loctite);
Forøg forbelastningen, men vær forsigtig med ikke at overskride skruens udbytte.
Tråd slid:
Under dynamiske belastninger med højt tryk kan tråde slides på grund af friktion. Livslivet kan udvides med:
Overfladehærdning af trådene (såsom nitridering eller krombelægning);
Ved hjælp af materialer med højere slidstyrke;
Regelmæssigt inspektion og udskiftning af alvorligt slidte skruer.
Stresskorrosion revner:
I miljøer med høj temperatur, højt tryk og ætsende medier kan skruer lide af stresskorrosion revner. Løsninger inkluderer:
Valg af korrosionsbestandige materialer;
Reduktion af skruerne;
Påføring af anti-korrosionsbelægning på skruerne.

For at sikre pålideligheden og sikkerheden af ​​skruerne skal disse faktorer betragtes som omfattende, og designet skal optimeres gennem streng test og verifikation. Det endelige valg skal være baseret på det specifikke applikationsscenarie for at sikre, at skruerne kan opfylde ydelseskravene i hele deres levetid.