Hva er de mekaniske egenskapene til oljerørskruer under høye temperaturer og høye trykkforhold?

Under høye temperatur- og høytrykksforhold er de mekaniske egenskapene til oljerørskruer er en nøkkelfaktor for å sikre sikkerhet og pålitelighet av rørledningstilkoblinger. I dette miljøet må skruer tåle ekstreme arbeidsforhold, inkludert utfordringer som høy stress, termisk ekspansjon, korrosjon og kryp. Følgende er en detaljert analyse av de mekaniske egenskapene til oljerørskruer under høye temperaturer og høye trykkforhold:

1. Effekten av materialvalg på mekaniske egenskaper
Høy styrke legeringsstål:
Under høye temperatur- og høytrykksbetingelser er høye styrke-legeringsstål (som 42Crmo, AISI 4140 eller AISI 8740) vanligvis valgt som skruemateriale. Disse materialene har høy strekkfasthet og flytestyrke og kan motstå plastisk deformasjon under høyt trykk.
Rustfritt stål:
Hvis det er et etsende medium i miljøet (for eksempel hydrogensulfid, karbondioksid eller saltvann), kan rustfritt stål med bedre korrosjonsmotstand (for eksempel 316L, dupleks rustfritt stål eller super dupleks rustfritt stål) velges. Selv om styrken til rustfritt stål kan være lavere enn for noen legeringsstål, gjør dens korrosjonsmotstand og høy temperaturstabilitet det til et ideelt valg.
Superlegeringer:
Under ekstremt høye temperaturer (over 500 ° C) og høye trykkforhold, kan nikkelbaserte eller koboltbaserte superlegeringer (for eksempel Inconel 718, Hastelloy C-276) brukes. Disse materialene har utmerket høye temperaturstyrke, oksidasjonsmotstand og krypmotstand.
2. Effekt av høy temperatur på mekaniske egenskaper
Nedgang i strekkfasthet og avkastningsstyrke:

Med økende temperatur vil strekkfastheten og flytestyrken til metallmaterialer avta betydelig. For eksempel over 400 ° C kan styrken til vanlig karbonstål synke med 30%-50%. Derfor må det aktuelle materialet velges i henhold til den faktiske arbeidstemperaturen.
Krypfenomen:
Ved høye temperaturer vil metallmaterialer gjennomgå krypefenomen, det vil si plastisk deformasjon oppstår gradvis under konstant stress. For å unngå tilkoblingssvikt forårsaket av kryp, bør materialer med god krypmotstand velges, og arbeidsspenningen til skruene bør kontrolleres innenfor det tillatte området.
Termisk ekspansjonskoeffisient:
Forskjellen i termiske ekspansjonskoeffisienter av forskjellige materialer kan føre til at passformen mellom skruen og oljerøret er løs eller for stram. Derfor må termisk ekspansjonsmatching vurderes under design for å unngå lekkasje eller skade forårsaket av termisk stress.
3. Effekt av høyt trykk på mekaniske egenskaper
Kompresjonsmotstand:
Under høye trykkforhold må skruer tåle enorm aksiell stress. Hvis strekkfastheten til skruen er utilstrekkelig, kan det forårsake trådbrudd eller tilkoblingssvikt. Derfor må minimumsskruestørrelsen og styrkekvaliteten beregnes i henhold til arbeidstrykket.
Utmattelsesytelse:
Under høyt trykk og vibrasjonsmiljø kan skruer utsettes for periodisk stress, noe som kan forårsake utmattelsesbrudd. For å forbedre utmattelsesmotstanden, kan skruer som er slukket og herdet eller overflatestyrket velges.
Tetningsytelse:
Under høye trykkforhold er tetningsytelsen til skruer avgjørende. Gjengede tilkoblinger kan forårsake sporlekkasje på grunn av høyt trykk, så det er nødvendig å kombinere tetningsringer, rå tape eller andre tetningsmetoder for å forbedre tetningseffekten.
4. Vanlige problemer og løsninger
Løse skruer:
Under høye temperatur- og høytrykksforhold kan skruer gradvis løsne på grunn av termisk ekspansjon og vibrasjon. For å løse dette problemet, kan følgende tiltak iverksettes:
Bruk anti-løsende nøtter eller låseskiver;
Påfør trådlåsslim (for eksempel Loctite);
Øk forhåndsinnlastingen, men vær forsiktig så du ikke overstiger avkastningsstyrken til skruen.
Trådslitasje:
Under dynamiske belastninger med høyt trykk kan tråder slitasje på grunn av friksjon. Levetiden kan forlenges med:
Overflateherding av trådene (for eksempel nitriding eller krombelegg);
Ved bruk av materialer med høyere slitestyrke;
Regelmessig inspiserer og erstatter sterkt slitte skruer.
Stresskorrosjonssprekker:
I miljøer med høy temperatur, høyt trykk og etsende medier, kan skruer lide av stresskorrosjonssprekker. Løsninger inkluderer:
Velge korrosjonsbestandige materialer;
Redusere arbeidsstresset til skruene;
Påføring av antikorrosjonsbelegg på skruene.

For å sikre påliteligheten og sikkerheten til skruene, bør disse faktorene vurderes omfattende, og designen bør optimaliseres gjennom streng testing og verifisering. Det endelige utvalget skal være basert på det spesifikke applikasjonsscenariet for å sikre at skruene kan oppfylle ytelseskravene gjennom hele levetiden.