Was sind die mechanischen Eigenschaften von Ölrohrschrauben unter hohen Temperatur- und Hochdruckbedingungen?

Unter hohen Temperatur- und Hochdruckbedingungen die mechanischen Eigenschaften von Ölrohrschrauben sind ein Schlüsselfaktor für die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Pipeline -Verbindungen. In dieser Umgebung müssen die Schrauben den extremen Arbeitsbedingungen standhalten, einschließlich Herausforderungen wie hoher Stress, thermischer Expansion, Korrosion und Kriechen. Das Folgende ist eine detaillierte Analyse der mechanischen Eigenschaften von Ölrohrschrauben unter hohen Temperatur- und Hochdruckbedingungen:

1. Der Einfluss der Materialauswahl auf mechanische Eigenschaften
Hochfestes Legierungsstahl:
Unter hohen Temperatur- und Hochdruckbedingungen wird hoher Stahl mit hohem Faktor (z. B. 42Crmo, AISI 4140 oder AISI 8740) normalerweise als Schraubmaterial ausgewählt. Diese Materialien haben eine hohe Zugfestigkeit und die Ertragsstärke und können plastischen Verformungen unter hohem Druck widerstehen.
Edelstahl:
Wenn es in der Umgebung ein ätzendes Medium (wie Wasserstoffsulfid, Kohlendioxid oder Salzwasser) gibt, kann ausgewählt werden Obwohl die Stärke des Edelstahls niedriger sein kann als einige Legierungsstähle, machen es seine Korrosionsbeständigkeit und hohe Temperaturstabilität zu einer idealen Wahl.
Superlegierungen:
Unter extrem hohen Temperaturen (über 500 ° C) und hohen Druckbedingungen können Nickelbasis oder Kobalt-basierte Superlegierungen (wie Inconel 718, Hastelloy C-276) verwendet werden. Diese Materialien haben eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Kriechwiderstand.
2. Einfluss der hohen Temperatur auf die mechanischen Eigenschaften
Abnahme der Zugfestigkeit und Ertragsfestigkeit:

Mit zunehmender Temperatur nimmt die Zugfestigkeit und die Ertragsfestigkeit von Metallmaterialien erheblich ab. Beispielsweise kann die Stärke des normalen Kohlenstoffstahls über 400 ° C um 30%-50%abnehmen. Daher muss das entsprechende Material gemäß der tatsächlichen Arbeitstemperatur ausgewählt werden.
Kriechphänomen:
Bei hohen Temperaturen werden Metallmaterialien ein Kriechphänomen unterzogen, dh plastische Verformung tritt allmählich unter konstanter Spannung auf. Um einen durch Kriechen verursachten Anschlussfehler zu vermeiden, sollten Materialien mit gutem Kriechwiderstand ausgewählt werden und die Arbeitsspannung der Schrauben sollte innerhalb des zulässigen Bereichs gesteuert werden.
Wärmeausdehnungskoeffizient:
Der Unterschied in den thermischen Expansionskoeffizienten verschiedener Materialien kann dazu führen, dass die Anpassung zwischen der Schraube und dem Ölrohr locker oder zu dicht ist. Daher muss während des Entwurfs eine thermische Expansionsanpassung berücksichtigt werden, um Leckagen oder Schäden zu vermeiden, die durch thermische Belastung verursacht werden.
3. Auswirkung des hohen Drucks auf die mechanischen Eigenschaften
Kompressionsbeständigkeit:
Unter hohen Druckbedingungen müssen die Schrauben einer riesigen axialen Spannung standhalten. Wenn die Zugfestigkeit der Schraube nicht ausreicht, kann dies zu einer Fadenfraktur oder einem Anschlussfehler führen. Daher muss die erforderliche minimale Schraubengröße und -grenze gemäß dem Arbeitsdruck berechnet werden.
Ermüdungsleistung:
Unter hoher Druck- und Vibrationsumgebung können Schrauben einer regelmäßigen Belastung ausgesetzt werden, die zu Müdigkeitsfrakturen führen kann. Um die Ermüdungswiderstand zu verbessern, können Schrauben ausgewählt werden, die gelöscht und temperiert oder oberflächen gestärkt wurden.
Versiegelungsleistung:
Unter hohen Druckbedingungen ist die Versiegelungsleistung von Schrauben von entscheidender Bedeutung. Gewindeverbindungen können aufgrund von hohem Druck auf Spurenverletzungen führen. Daher müssen Siedichtungsringe, Rohklebeband oder andere Versiegelungsmethoden kombiniert werden, um den Versiegelungseffekt zu verbessern.
4. Häufige Probleme und Lösungen
Lose Schrauben:
Unter hohen Temperatur- und Hochdruckbedingungen können die Schrauben aufgrund der thermischen Ausdehnung und Vibration allmählich lockern. Um dieses Problem zu lösen, können die folgenden Maßnahmen ergriffen werden:
Verwenden Sie Anti-Loosing-Nüsse oder Sperrscheiben;
Fadensperrkleber (z. B. Loctite) auftragen;
Erhöhen Sie die Vorspannung, aber achten Sie darauf, die Streckgrenze der Schraube nicht zu überschreiten.
Fadenverschleiß:
Bei hohen Druckdynamiklasten können sich die Gewinde aufgrund von Reibung abnutzen. Die Lebensdauer kann erweitert werden um:
Oberflächenhärtung der Fäden (z. B. Nitriding oder Chrombeschichtung);
Verwenden von Materialien mit höherem Verschleißfestigkeit;
Regelmäßig inspizieren und schwer abgenutzte Schrauben ersetzen.
Stresskorrosionsrisse:
In Umgebungen mit hoher Temperatur, hohem Druck und korrosiven Medien können Schrauben unter Spannungskorrosionsrissen leiden. Lösungen umfassen:
Auswahl von korrosionsbeständigen Materialien;
Reduzierung der Arbeitsspannung der Schrauben;
Anbringen von Antikorrosionsbeschichtungen auf die Schrauben.

Um die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Schrauben zu gewährleisten, sollten diese Faktoren umfassend berücksichtigt werden, und das Design sollte durch strenge Test und Überprüfung optimiert werden. Die endgültige Auswahl sollte auf dem spezifischen Anwendungsszenario basieren, um sicherzustellen, dass die Schrauben während ihrer gesamten Lebensdauer die Leistungsanforderungen erfüllen können.