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二相ナットは 、適切に設計された接合部で適度に高温でも使用できますが、汎用の高温締結具ではありません。室温での強度と耐塩化物性は、温度が上昇しても自動的に変化しません。許容範囲は、グレード、暴露期間、加えられた応力、腐食環境、相手材、および準拠する設計コードによって異なります。長時間の熱により機械的特性が変化し、望ましくない相変化が促進され、ボルトの予圧が変化する可能性があるため、短時間の走行と連続使用では別の方法で評価する必要があります。
ファスナーは、短期間のプロセスの乱れ、毎日の熱サイクル、または長年にわたる連続動作に遭遇する可能性があります。同じピーク温度でも、それぞれの場合に異なる結果が生じます。機械的特性は温度とともにすぐに低下する可能性がありますが、冶金学的変化は時間と温度の両方に依存します。
ステンレス鋼製ファスナーの規格は通常、周囲温度での特性を確立しています。 ISO 3506-2 では、室温でテストされたステンレス鋼ナットは、通常の用途範囲外では指定された特性を保持できない可能性があり、それを超えたサービスを評価する責任はユーザーにあると指摘しています。したがって、室温特性クラスは高温設計定格ではありません。
二相ステンレス鋼は、フェライトとオーステナイトのバランスが制御されています。特定の高温範囲では、長時間さらされると金属間相や他の脆化成分が形成される可能性があります。これらの変化により、靭性と耐食性、特にクロムとモリブデンに関連する局部腐食性能が低下する可能性があります。
製造熱処理では、高い溶体化焼きなまし温度を使用し、その後急速に冷却して目的の構造を確立します。使用時の暴露は異なります。材料を中間温度範囲に長時間保持すると、有害な析出が生じる可能性があります。これが、デュプレックス グレードが一般に持続的な高温サービスの第一選択ではない理由の 1 つです。
ファスナーがその応力限界未満に留まり、損傷を与える析出を引き起こすには暴露時間が短すぎる場合には、短期間の温度変動は許容される可能性があります。同じ温度での連続運転は許容できない場合があります。評価には、起動、停止、再生、洗浄サイクルを含む、機器の寿命にわたる累積時間を含める必要があります。
プロジェクトの文書には、通常の動作温度、設計温度、最大金属温度、アップセット期間、および予想されるサイクル数を特定する必要があります。この情報がなければ、「高温」は材料を選択するにはあまりにも曖昧です。
デュプレックス 2205 およびスーパーデュプレックス 2507 は、室温での高い耐力を備えています。温度が上昇すると、耐力と引張強さが変化します。圧力容器または配管規格で使用される許容設計応力は、材料証明書に報告されている室温の最低値よりも大幅に低い場合があります。
ナット、ボルト、およびスタッドは、該当するコードまたは認定データからの温度固有の許容値を使用して評価する必要があります。室温でのトルクを計算し、動作温度で同じ予荷重マージンを仮定することは安全ではありません。
十分に高い温度では、金属は持続的な応力下でゆっくりと変形する可能性があり、これはクリープとして知られるプロセスです。標準二相ステンレス鋼は、通常、クリープ制御のボルト締め作業には選択されません。耐熱性のオーステナイト系ステンレス鋼またはニッケル合金は、より適切な長期性能を提供します。
正式なクリープ領域を下回っていても、ガスケットの緩和、埋め込み、および膨張差により、クランプ荷重が減少する可能性があります。ジョイントは、初期の締め付けトルクだけでなく、予荷重が保持されるように設計する必要があります。
ファスナーとクランプされたコンポーネントの熱膨張係数が異なる場合、加熱により相対的な長さが変化します。クランプされた材料がボルトよりも膨張すると、ボルトの張力が増加する可能性があります。ボルトがさらに膨張するとプリロードが減少する可能性があります。ジョイントの剛性とグリップの長さが大きさに影響します。
二相ナットは二相スタッドと組み合わせることができますが、炭素鋼、オーステナイト系ステンレス、チタン、または複合機器に取り付けられます。それぞれの組み合わせは異なる動作をします。ガスケットは温度によって圧縮と緩和が変化するため、別の変数が追加されます。
加熱と冷却を繰り返すと、埋め込み、ガスケットのクリープ、差動、および徐々に予圧が失われる可能性があります。ジョイントが滑ったり、分離したりすると、スタッドにかかる疲労荷重が増加します。熱サイクルにより、保護コーティングが損なわれたり、シャットダウン中に湿気が隙間に侵入したりする可能性もあります。
重要なジョイントでは、定義された高温または低温の再締め付け手順が必要になる場合がありますが、再トルクを設計する必要があります。稼働中の高温のフランジを締め付けるのは危険であり、ファスナーに過負荷がかかったり、ガスケットが損傷したりする可能性があります。
腐食反応は一般に温度とともに加速します。金属の温度が上昇すると、塩化物の孔食と隙間腐食がより深刻になります。冷たい海水では良好な性能を発揮する二相グレードでも、温かい熱交換器フランジやポンプ ケーシングではマージンが不十分になる場合があります。
シャットダウン状態は特に厳しい場合があります。表面が熱いと塩化物溶液が乾燥し、濃縮された塩の堆積物が残ることがあります。水分が戻ると、ナットとワッシャーの周囲の局所的な化学物質がバルクプロセスストリームよりもはるかに濃縮される可能性があります。
高温の空気または燃焼環境では、酸化とスケール付着が問題となります。二相ステンレス鋼は、炉温度での最大の耐酸化性を目的とするものではなく、主に強度と耐水腐食性を目的として開発されました。スケールの形成により、ネジ山が損傷し、メンテナンス中に摩擦が変化する可能性があります。
高温ガスに硫黄、塩化物、炭素、または還元種が含まれる場合、合金の適合性を正確な雰囲気で評価する必要があります。耐熱性ニッケル合金が必要な場合があります。
Duplex 2205 は、最高温度と持続時間が承認された制限内にある場合、適度に暖かいプロセス配管、冷却システム、タンク、および構造接続に適しています。その高い強度と耐塩化物応力腐食性は、316 が限界である場合に価値を発揮します。
決定には、グレード固有のデータ、該当するファスナー規格、および機器の設計コードを使用する必要があります。塩化物の存在により、機械的限界に達するかなり前に実際の温度限界が低下する可能性があります。
スーパー デュプレックス 2507 は、2205 よりも優れた耐孔食性と隙間腐食性、および高い室温強度を備えています。暖かい海水、高圧淡水化、海洋システム、および積極的な化学サービスに選択できます。
合金含有量が高いため、炉の留め具としては使用できません。スーパーデュプレックスは、長時間高温にさらされると有害な相の形成にも敏感です。アプリケーションは、適格な材料データとプロジェクトの制限に対してチェックする必要があります。
持続的な高温酸化、クリープ制御ボルト締め、熱処理装置、排気システム、または過酷な高温化学環境には、耐熱性オーステナイト系ステンレス鋼またはニッケル合金がより適している場合があります。特定の温度や雰囲気に応じて、310系ステンレス鋼、合金800系材料、ニッケルクロム合金などのグレードを選択します。
最良の合金は、二相合金よりも室温強度が低い場合がありますが、長期安定性は優れています。材料の選択では、単一のデータシートの値ではなく、故障メカニズムの制御を優先する必要があります。
取り付けトルクは、冷間組立状態、目標プリロード、摩擦、および予想される熱変化に基づく必要があります。潤滑剤と焼き付き防止剤は、動作温度に対応したものでなければなりません。室温では良好に機能する製品でも、加熱すると燃え尽きたり、酸化したり、腐食したりする可能性があります。
糸のかじりは依然として懸念されます。きれいなねじ山、制御された速度、および検証済みの潤滑剤を使用してください。加熱中に潤滑剤が変化した場合、将来の分解トルクは取り付けトルクよりもはるかに高くなる可能性があります。
周囲温度でのステンレス製ファスナーの表には、熱膨張、ガスケットの緩和、または高温の潤滑剤の挙動が考慮されていません。重要な接合部には工学計算が必要であり、実際の場合は代表的なテストが必要です。
ホットジョイントの漏れ、酸化、変色、堆積物の形成、予圧の損失を監視します。検査頻度は、温度、サイクル、腐食リスク、および故障の結果を反映する必要があります。ナットの内側に隠れているネジ山は、外面が問題ないように見えても劣化する可能性があります。
シャットダウン中に、代表的なファスナーの変形、ねじ山の損傷、亀裂、腐食を検査します。再利用は、定義された基準に従う必要があります。過度の温度や火にさらされたナットは、適格な評価によって継続的な準拠が証明されない限り、交換する必要があります。
正確な二相グレード、通常および最高温度、期間、サイクル数、環境、圧力、接合荷重、相手材、ガスケット、潤滑剤、および設計コードを提供します。ファスナーが絶縁されているか、水没しているか、炎にさらされているか、または塩化物が堆積しているかどうかを記載します。
材料エンジニアは、室温でのファスナーのデータが十分かどうか、ディレーティングが必要かどうか、別の合金を使用する必要があるかどうかを判断できます。このレビューは、ナットが到着した後ではなく、注文前に行う必要があります。
二相ナットは、グレード、暴露期間、機械的負荷、腐食環境、熱膨張が適切に評価されていれば、中程度の高温でも使用できます。高い室温強度は有用ですが、長時間の加熱により靭性、耐食性、保持される予圧が低下する可能性があります。持続的な高温またはクリープ制御された使用には、多くの場合、別の合金の方が適しています。
FASTOOL は 、プロジェクト用途向けに二相、超二相、耐熱ステンレス鋼、ニッケル合金ファスナーを供給しています。バイヤーは、動作温度と設計温度、暴露時間、接合材料、図面、および検査要件を提供できるため、提案されたナットと相手側ファスナーが、室温特性だけでなく実際の熱負荷に合わせて選択されます。
