Koja su mehanička svojstva vijaka za uljne cijevi pod visokim temperaturama i uvjetima visokog tlaka?

Pod uvjetima visoke temperature i visokog tlaka, mehanička svojstva vijci za uljne cijevi ključni su faktor u osiguravanju sigurnosti i pouzdanosti cjevovodnih spojeva. U ovom okruženju, vijci moraju izdržati ekstremne radne uvjete, uključujući izazove poput visokog stresa, toplinske ekspanzije, korozije i puzanja. Slijedi detaljna analiza mehaničkih svojstava vijaka za uljne cijevi pod visokim temperaturama i uvjetima visokog tlaka:

1. Utjecaj odabira materijala na mehanička svojstva
Čelik visoke snage:
U uvjetima visoke temperature i visokog tlaka, legirajući čelik visoke čvrstoće (kao što su 42CRMO, AISI 4140 ili AISI 8740) obično se odabire kao materijal vijaka. Ovi materijali imaju visoku vlačnu čvrstoću i čvrstoću prinosa i mogu odoljeti plastičnoj deformaciji pod visokim tlakom.
Nehrđajući čelik:
Ako u okolišu postoji korozivni medij (poput vodikovog sulfida, ugljičnog dioksida ili slane vode), može se odabrati nehrđajući čelik s boljom otpornošću na koroziju (poput 316L, dupleks nehrđajućeg čelika ili super dupleks nehrđajućeg čelika). Iako je jačina nehrđajućeg čelika manja od one kod nekih legiranih čelika, njegova otpornost na koroziju i stabilnost visoke temperature čine ga idealnim izborom.
Super legure:
Pod izuzetno visokim temperaturama (preko 500 ° C) i uvjetima visokog tlaka, mogu se koristiti super legure na bazi nikla ili kobalta (poput Inconel 718, Hastelloy C-276). Ovi materijali imaju izvrsnu čvrstoću visoke temperature, otpornost na oksidaciju i otpornost na puzanje.
2. Učinak visoke temperature na mehanička svojstva
Smanjenje čvrstoće zatezanja i čvrstoće prinosa:

S povećanjem temperature, vlačna čvrstoća i čvrstoća prinosa metalnih materijala značajno će se smanjiti. Na primjer, iznad 400 ° C, čvrstoća običnog ugljičnog čelika može se smanjiti za 30%-50%. Stoga se odgovarajući materijal mora odabrati u skladu s stvarnom radnom temperaturom.
Puzanje fenomen:
Na visokim temperaturama metalni materijali podvrgnuti će se fenomenu puzanja, to jest, plastična deformacija postupno se javlja pod stalnim naponom. Kako bi se izbjegao kvar veze uzrokovano puzanjem, treba odabrati materijale s dobrom otpornošću na puzanje, a radni napon vijaka treba kontrolirati unutar dopuštenog raspona.
Koeficijent toplinske ekspanzije:
Razlika u koeficijentima toplinske ekspanzije različitih materijala može uzrokovati da se uklapanje između vijka i cijevi za ulje labava ili previše uska. Stoga se tijekom dizajna potrebno razmotriti podudaranje toplinskog širenja kako bi se izbjeglo curenje ili oštećenja uzrokovana toplinskim stresom.
3. Učinak visokog tlaka na mehanička svojstva
Otpornost kompresije:
U uvjetima visokog tlaka, vijci moraju izdržati ogroman aksijalni napon. Ako je vlačna čvrstoća vijka nedovoljna, može uzrokovati lom niti ili kvar spojeva. Stoga se potrebna minimalna veličina vijka i potrebna stupnja čvrstoće u skladu s radnim tlakom.
Učinkovitost umora:
U okruženju visokog tlaka i vibracija, vijci se mogu podvrgnuti periodičnom stresu, što može uzrokovati lom umora. Da bi se poboljšala otpor umora, mogu se odabrati vijci koji su ugašeni i ublaženi ili ojačani površina.
Performanse zapečaćenja:
U uvjetima visokog tlaka, performanse vijaka su ključne. Priključci s navojem mogu uzrokovati istjecanje traga zbog visokog tlaka, pa je potrebno kombinirati prstenove za brtvljenje, sirovu vrpcu ili druge metode brtvljenja kako bi se poboljšao učinak brtvljenja.
4. Uobičajeni problemi i rješenja
Labavi vijci:
U uvjetima visoke temperature i visokog tlaka, vijci se mogu postupno otpustiti zbog toplinske ekspanzije i vibracija. Da biste riješili ovaj problem, mogu se poduzeti sljedeće mjere:
Koristite antiloozenzijske matice ili podloške za zaključavanje;
Primijenite ljepilo za zaključavanje navoja (poput loctite);
Povećajte prednaprezanje, ali pazite da ne premašite čvrstoću prinosa vijka.
Nošenje niti:
Pod dinamičkim opterećenjima visokog tlaka, niti se mogu nositi zbog trenja. Životni vijek može se proširiti:
Površinsko očvršćivanje niti (poput nitride ili kromiranja);
Korištenje materijala s većom otpornošću na habanje;
Redovito pregledavanje i zamjenu teško istrošenih vijaka.
Pukotina korozije stresa:
U okruženjima s visokom temperaturom, visokim tlakom i korozivnim medijima, vijci mogu patiti od pucanja korozije. Rješenja uključuju:
Odabir materijala otpornih na koroziju;
Smanjenje radnog naprezanja vijaka;
Primjena antikorozijskog premaza na vijke.

Da bi se osigurala pouzdanost i sigurnost vijaka, ove faktore treba smatrati sveobuhvatno, a dizajn treba optimizirati rigoroznim testiranjem i provjerom. Konačni odabir trebao bi se temeljiti na specifičnom scenariju aplikacije kako bi se osiguralo da vijci mogu ispuniti zahtjeve za izvedbu tijekom svog radnog vijeka.