Care sunt proprietățile mecanice ale șuruburilor de conducte de ulei în condiții de temperatură ridicată și de înaltă presiune?

În condiții de temperatură ridicată și de înaltă presiune, proprietățile mecanice ale Șuruburi de țeavă de ulei sunt un factor cheie în asigurarea siguranței și fiabilității conexiunilor conductelor. În acest mediu, șuruburile trebuie să reziste la condiții de muncă extreme, inclusiv provocări precum stres ridicat, expansiune termică, coroziune și fluier. Următoarea este o analiză detaliată a proprietăților mecanice ale șuruburilor de conducte de ulei în condiții de temperatură ridicată și de înaltă presiune:

1. Impactul selecției materialelor asupra proprietăților mecanice
Oțel din aliaj de înaltă rezistență:
În condiții de temperatură ridicată și de înaltă presiune, oțelul din aliaj de înaltă rezistență (cum ar fi 42crmo, AISI 4140 sau AISI 8740) este de obicei selectat ca material cu șurub. Aceste materiale au o rezistență ridicată la tracțiune și o rezistență la randament și pot rezista deformării plastice sub presiune ridicată.
Oţel inoxidabil:
Dacă în mediu există un mediu coroziv (cum ar fi sulfura de hidrogen, dioxidul de carbon sau apa sărată), se poate selecta oțel inoxidabil cu o rezistență mai bună la coroziune (cum ar fi 316L, oțel inoxidabil duplex sau oțel inoxidabil super duplex). Deși rezistența oțelului inoxidabil poate fi mai mică decât cea a unor oțeluri din aliaj, rezistența sa la coroziune și stabilitatea temperaturii ridicate o fac o alegere ideală.
Super Alloies:
Sub temperaturi extrem de ridicate (peste 500 ° C) și condiții de presiune ridicată, se pot utiliza aliaje pe bază de nichel sau pe bază de cobalt (cum ar fi Inconel 718, Hastelloy C-276). Aceste materiale au o rezistență excelentă la temperatură ridicată, rezistență la oxidare și rezistență la fluaj.
2. Efectul temperaturii ridicate asupra proprietăților mecanice
Scăderea rezistenței la tracțiune și rezistența la randament:

Odată cu creșterea temperaturii, rezistența la tracțiune și rezistența la randament a materialelor metalice vor scădea semnificativ. De exemplu, peste 400 ° C, rezistența oțelului carbon obișnuit poate scădea cu 30%-50%. Prin urmare, materialul corespunzător trebuie selectat în funcție de temperatura reală de lucru.
Fenomen fluier:
La temperaturi ridicate, materialele metalice vor suferi un fenomen de fluier, adică deformarea plastică apare treptat sub stres constant. Pentru a evita defecțiunea conexiunii cauzate de fluier, trebuie selectate materiale cu o bună rezistență la fluaj, iar efortul de lucru al șuruburilor trebuie controlat în intervalul admis.
Coeficient de expansiune termică:
Diferența de coeficienți de expansiune termică a diferitelor materiale poate determina ca potrivirea dintre șurub și conducta de ulei să fie liberă sau prea strânsă. Prin urmare, în timpul proiectării trebuie luată în considerare potrivirea expansiunii termice pentru a evita scurgerea sau deteriorarea cauzată de stresul termic.
3. Efectul presiunii ridicate asupra proprietăților mecanice
Rezistență la compresie:
În condiții de presiune ridicată, șuruburile trebuie să reziste la stresul axial imens. Dacă rezistența la tracțiune a șurubului este insuficientă, poate provoca fractură de fir sau defecțiune de conectare. Prin urmare, trebuie calculată dimensiunea minimă a șurubului și gradul de rezistență necesar în funcție de presiunea de lucru.
Performanță de oboseală:
Sub presiune ridicată și mediu de vibrații, șuruburile pot fi supuse stresului periodic, ceea ce poate provoca fractură de oboseală. Pentru a îmbunătăți rezistența la oboseală, pot fi selectate șuruburi care au fost stinse și temperate sau întărite la suprafață.
Performanță de sigilare:
În condiții de înaltă presiune, performanța de etanșare a șuruburilor este crucială. Conexiunile filetate pot provoca scurgeri de urmărire din cauza presiunii ridicate, astfel încât este necesară combinarea inelelor de etanșare, a benzii brute sau a altor metode de etanșare pentru a îmbunătăți efectul de etanșare.
4. Probleme și soluții comune
Șuruburi libere:
În condiții de temperatură ridicată și de înaltă presiune, șuruburile se pot slăbi treptat din cauza expansiunii termice și a vibrațiilor. Pentru a rezolva această problemă, se pot lua următoarele măsuri:
Folosiți piulițe anti-țesătură sau șaibe de blocare;
Aplicați lipici de blocare a firului (cum ar fi loctite);
Măriți preîncărcarea, dar aveți grijă să nu depășiți rezistența la randament a șurubului.
Purtarea firului:
Sub sarcini dinamice de înaltă presiune, firele se pot purta din cauza frecării. Durata de viață a serviciului poate fi extinsă prin:
Întărirea suprafeței firelor (cum ar fi nitrurile sau placarea cromată);
Folosind materiale cu o rezistență mai mare la uzură;
Inspecția și înlocuirea în mod regulat a șuruburilor purtate sever.
Cracarea coroziunii stresului:
În mediile cu temperaturi ridicate, presiune ridicată și medii corozive, șuruburile pot suferi de fisurarea coroziunii la stres. Soluțiile includ:
Selectarea materialelor rezistente la coroziune;
Reducerea stresului de lucru al șuruburilor;
Aplicarea acoperirii anti-coroziune la șuruburi.

Pentru a asigura fiabilitatea și siguranța șuruburilor, acești factori ar trebui să fie considerați în mod cuprinzător, iar proiectarea ar trebui să fie optimizată prin testarea și verificarea riguroasă. Selecția finală ar trebui să se bazeze pe scenariul de aplicație specific pentru a se asigura că șuruburile pot îndeplini cerințele de performanță pe tot parcursul duratei de viață.