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듀플렉스 너트는 적절하게 설계된 조인트의 적당히 높은 온도에서 사용할 수 있지만 범용 고온 패스너는 아닙니다. 실온 강도와 염화물 저항성은 온도가 상승해도 자동으로 변하지 않습니다. 허용 범위는 등급, 노출 기간, 적용된 응력, 부식성 환경, 결합 재료 및 지배적인 설계 코드에 따라 다릅니다. 짧은 편위와 지속적인 서비스는 다르게 평가해야 합니다. 왜냐하면 장기간의 열은 기계적 특성을 변경하고 원치 않는 상 변화를 촉진하며 볼트 예압을 변경할 수 있기 때문입니다.
패스너는 짧은 공정 중단, 일일 열 순환 또는 수년간 지속적인 작동을 경험할 수 있습니다. 동일한 최고 온도라도 경우에 따라 다른 결과가 나타납니다. 기계적 성질은 온도에 따라 즉시 감소할 수 있는 반면, 금속학적 변화는 시간과 온도에 따라 달라집니다.
스테인레스 스틸 패스너에 대한 표준은 일반적으로 주변 온도에서 특성을 설정합니다. ISO 3506-2는 실온에서 테스트된 스테인리스 스틸 너트가 일반 적용 범위를 벗어나는 지정된 특성을 유지하지 못할 수 있으며 이를 넘어서는 서비스를 평가하는 책임은 사용자에게 있음을 명시합니다. 따라서 실온 특성 등급은 고온 설계 등급이 아닙니다.
이중 스테인리스강은 페라이트와 오스테나이트의 제어된 균형에 의존합니다. 특정 고온 범위에서 장기간 노출되면 금속간 상이나 기타 취성 성분이 형성될 수 있습니다. 이러한 변화는 인성과 내식성을 감소시킬 수 있으며, 특히 크롬 및 몰리브덴과 관련된 국부적인 부식 성능을 저하시킬 수 있습니다.
제조 열처리는 높은 용체화 어닐링 온도를 사용한 후 급속 냉각을 통해 원하는 구조를 형성합니다. 서비스 노출은 다릅니다. 중간 온도 범위에서 장기간 재료를 보관하면 유해한 침전이 발생할 수 있습니다. 이것이 듀플렉스 등급이 일반적으로 지속적인 고온 서비스를 위한 첫 번째 선택이 아닌 이유 중 하나입니다.
패스너가 응력 한계 미만으로 유지되고 노출이 너무 짧아서 손상을 주는 침전이 발생하지 않는 경우 짧은 온도 변화가 허용될 수 있습니다. 동일한 온도에서 연속 작동이 허용되지 않을 수 있습니다. 평가에는 시동, 정지, 재생 및 청소 주기를 포함하여 장비 수명 동안의 누적 시간이 포함되어야 합니다.
프로젝트 문서에는 정상 작동 온도, 설계 온도, 최대 금속 온도, 장애 기간 및 예상 주기 수를 명시해야 합니다. 이 정보가 없으면 '고온'은 재료 선택에 너무 모호합니다.
Duplex 2205와 Super duplex 2507은 상온에서 높은 내력을 가지고 있습니다. 온도가 상승함에 따라 내구력과 인장강도가 변합니다. 압력 용기 또는 배관 규정에 사용되는 허용 설계 응력은 재료 인증서에 보고된 실온 최소값보다 상당히 낮을 수 있습니다.
너트, 볼트 및 스터드는 해당 코드 또는 검증된 데이터의 온도별 허용 값을 사용하여 평가해야 합니다. 실온 토크를 계산하고 작동 온도에서 동일한 예압 여유를 가정하는 것은 안전하지 않습니다.
충분히 높은 온도에서 금속은 지속적인 응력 하에서 천천히 변형될 수 있는데, 이 과정을 크리프(Creep)라고 합니다. 표준 이중 스테인리스강은 일반적으로 크리프 제어 볼트 체결 작업에 선택되지 않습니다. 내열성 오스테나이트계 스테인리스강이나 니켈 합금이 더 적합한 장기 성능을 제공할 수 있습니다.
형식적인 크리프 체제 아래에서도 개스킷 완화, 내장 및 차동 팽창을 통해 클램프 부하를 줄일 수 있습니다. 조인트는 초기 조임 토크뿐만 아니라 예압을 유지하도록 설계되어야 합니다.
패스너와 클램핑된 부품의 열팽창 계수가 다른 경우 가열로 인해 상대적 길이가 변경됩니다. 클램핑된 재료가 볼트보다 더 많이 팽창하면 볼트 장력이 증가할 수 있습니다. 볼트가 더 많이 팽창하면 예압이 감소할 수 있습니다. 관절 강성과 그립 길이는 크기에 영향을 미칩니다.
듀플렉스 너트는 듀플렉스 스터드와 쌍을 이룰 수 있지만 탄소강, 오스테나이트 스테인리스, 티타늄 또는 복합 장비에 설치할 수 있습니다. 각 조합은 다르게 작동합니다. 개스킷은 온도에 따라 압축 및 이완이 변하기 때문에 또 다른 변수를 추가합니다.
가열과 냉각을 반복하면 매립, 개스킷 변형, 차동 움직임 및 점진적인 예압 손실이 발생할 수 있습니다. 조인트가 미끄러지거나 분리되면 스터드에 가해지는 피로 하중이 증가합니다. 열 순환은 또한 보호 코팅을 방해하거나 셧다운 중에 습기가 틈새로 들어갈 수 있습니다.
중요한 접합부에는 정의된 열간 또는 냉간 재조임 절차가 필요할 수 있지만 재토크는 설계되어야 합니다. 작동 중인 뜨거운 플랜지를 조이는 것은 위험할 수 있으며 패스너에 과부하가 걸리거나 개스킷이 손상될 수 있습니다.
부식 반응은 일반적으로 온도에 따라 가속화됩니다. 염화물 구멍 및 틈새 부식은 금속 온도가 상승함에 따라 더욱 심각해집니다. 차가운 바닷물에서 잘 작동하는 듀플렉스 등급은 따뜻한 열교환기 플랜지나 펌프 케이싱에서 여유가 부족할 수 있습니다.
종료 조건은 특히 공격적일 수 있습니다. 뜨거운 표면은 염화물 용액을 건조시켜 농축된 염 침전물을 남길 수 있습니다. 수분이 다시 유입되면 너트와 와셔 주변의 국지적 화학물질이 벌크 공정 흐름보다 훨씬 더 집중될 수 있습니다.
공기 또는 연소 환경의 온도가 높을수록 산화 및 스케일링이 관련됩니다. 듀플렉스 스테인리스강은 주로 용광로 온도에서의 최대 산화 저항이 아닌 강도와 수부식 저항을 위해 개발되었습니다. 스케일이 형성되면 나사산이 손상되고 유지 관리 중에 마찰이 변할 수 있습니다.
고온 가스에 황, 염화물, 탄소 또는 환원 종이 포함되어 있는 경우 정확한 대기에 대한 합금 호환성을 평가해야 합니다. 내열성 니켈 합금이 필요할 수 있습니다.
Duplex 2205는 최대 온도와 지속 시간이 승인된 한도 내에서 유지될 때 적당히 따뜻한 공정 배관, 냉각 시스템, 탱크 및 구조적 연결에 적합할 수 있습니다. 높은 강도와 염화물 응력 부식 저항성은 316이 미미한 경우에 유용할 수 있습니다.
결정에는 등급별 데이터, 해당 패스너 표준 및 장비 설계 코드를 사용해야 합니다. 염화물의 존재는 기계적 한계에 도달하기 훨씬 전에 실제 온도 한계를 감소시킬 수 있습니다.
슈퍼 듀플렉스 2507은 2205보다 더 큰 구멍 및 틈새 부식 저항성과 더 높은 실내 온도 강도를 제공합니다. 따뜻한 해수, 고압 담수화, 해양 시스템 및 공격적인 화학 서비스에 선택할 수 있습니다.
합금 함량이 높다고 해서 용광로 패스너로 사용되지는 않습니다. 슈퍼 듀플렉스는 또한 장기간 고온 노출 시 유해한 상 형성에 민감합니다. 적격 자재 데이터 및 프로젝트 제한 사항과 비교하여 신청서를 확인해야 합니다.
지속적인 고온 산화, 크리프 제어 볼트 체결, 열처리 장비, 배기 시스템 또는 극심한 고온 화학 환경의 경우 내열성 오스테나이트 스테인리스강 또는 니켈 합금이 더 적합할 수 있습니다. 310 시리즈 스테인리스강, 합금 800 계열 재료 또는 니켈-크롬 합금과 같은 등급은 특정 온도 및 분위기에 따라 선택됩니다.
최고의 합금은 듀플렉스보다 실온 강도는 낮지만 장기 안정성은 더 좋습니다. 재료 선택은 단일 데이터시트 값보다는 제어 실패 메커니즘을 우선시해야 합니다.
설치 토크는 냉간 조립 조건, 목표 예압, 마찰 및 예상되는 열 변화를 기반으로 해야 합니다. 윤활제와 고착 방지제는 작동 온도에 맞는 등급을 받아야 합니다. 상온에서 잘 작동하는 제품은 가열되면 타거나 산화되거나 부식될 수 있습니다.
스레드 갈링(Thread Galling)은 여전히 문제로 남아 있습니다. 깨끗한 나사산, 제어된 속도 및 검증된 윤활유를 사용하십시오. 가열 중에 윤활유가 변하면 향후 분해 토크가 설치 토크보다 훨씬 높아질 수 있습니다.
상온 스테인리스 패스너에 대한 표는 열팽창, 개스킷 완화 또는 고온 윤활제 거동을 고려하지 않습니다. 중요한 접합에는 공학적 계산이 필요하며, 가능한 경우 대표적인 테스트도 필요합니다.
누출, 산화, 변색, 침전물 형성 및 예압 손실에 대해 핫 조인트를 모니터링합니다. 검사 빈도에는 온도, 주기, 부식 위험 및 고장 결과가 반영되어야 합니다. 너트 내부에 숨겨진 나사산은 외부 표면이 괜찮아 보이더라도 성능이 저하될 수 있습니다.
가동 중지 중에 대표적인 패스너의 변형, 나사산 손상, 균열 및 부식을 검사하십시오. 재사용은 정의된 기준을 따라야 합니다. 과도한 온도나 화재에 노출된 너트는 자격을 갖춘 평가를 통해 지속적인 규정 준수가 입증되지 않는 한 교체해야 합니다.
정확한 이중 등급, 정상 및 최대 온도, 지속 시간, 주기 수, 환경, 압력, 접합 하중, 결합 재료, 개스킷, 윤활제 및 설계 코드를 제공합니다. 패스너가 절연되어 있는지, 물에 잠겨 있는지, 화염에 노출되었는지 또는 염화물 침전물이 있는지 명시하십시오.
그런 다음 재료 엔지니어는 실온 패스너 데이터가 충분한지, 용량 감소가 필요한지, 다른 합금을 사용해야 하는지 여부를 결정할 수 있습니다. 이 검토는 견과류가 도착한 후가 아니라 구매 주문 전에 이루어져야 합니다.
듀플렉스 너트는 등급, 노출 기간, 기계적 부하, 부식 환경 및 열팽창을 적절하게 평가할 때 적당한 온도 상승에서 사용할 수 있습니다. 높은 실온 강도는 유용하지만 열이 장기간 지속되면 인성, 내식성 및 유지 예압이 저하될 수 있습니다. 지속적인 고온 또는 크리프 제어 서비스를 위해서는 다른 합금이 더 적합한 경우가 많습니다.
FASTOOL은 프로젝트 응용 분야에 듀플렉스, 슈퍼 듀플렉스, 내열성 스테인리스 스틸 및 니켈 합금 패스너를 공급합니다. 구매자는 작동 및 설계 온도, 노출 시간, 접합 재료, 도면 및 검사 요구 사항을 제공하여 제안된 너트 및 결합 패스너가 실내 온도 특성뿐만 아니라 실제 열적 임무에 맞게 선택되도록 할 수 있습니다.
