Bu lông inox chịu nhiệt

Bu lông không phải lúc nào cũng được sử dụng cho các dự án xây dựng đơn giản. Chúng thường cần thiết để phát triển các công nghệ và máy móc mới có khả năng tiếp xúc với nhiệt độ cực cao. Những nhiệt độ khắc nghiệt này đòi hỏi những bu lông có thể chịu được môi trường đầy thử thách và tiếp tục hoạt động.

Sự phát triển của sản phẩm bu lông inox chịu nhiệt độ cao là một quá trình cực kỳ khó khăn đòi hỏi các khái niệm và quy trình thiết kế và sản xuất tiên tiến. Tin tốt là hàng thập kỷ khám phá và tiến bộ mới trong sản xuất bu lông ốc vít đã tạo ra nhiều loại bu lông inox chịu nhiệt độ cao, mà điển hình đó là bu lông inox chịu nhiệt – bu lông inox 310 – vật liệu có thể hoàn thành công việc một cách đáng tin cậy, ngay cả trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt.

Bu lông inox 310 / 310S – Tính chất vật liệu inox 310 / 310s

Vật liệu inox 310 là thép không gỉ thuộc nhóm Austenit cacbon trung bình, dành cho các ứng dụng nhiệt độ cao như các bộ phận của lò và thiết bị xử lý nhiệt. Nó được sử dụng ở nhiệt độ lên đến 1150 ° C trong hoạt động liên tục và 1035 ° C trong hoạt động gián đoạn. Vật liệu inox 310S là phiên bản carbon thấp của inox 310.

Ứng dụng điển hình của bu lông inox 310 / 310S được sử dụng trong lò đốt tầng sôi, lò nung, ống bức xạ, móc treo ống để lọc dầu và nồi hơi, các bộ phận bên trong bộ khí hóa than, nồi chì, kim loại chịu nhiệt, đầu đốt và buồng đốt, bộ hãm, bộ giảm thanh, nắp ủ, lò nung, thiết bị chế biến thực phẩm, cấu trúc đông lạnh.

Bu lông inox 310 chứa 25% crom và 20% niken, làm cho chúng có khả năng chống oxy hóa và ăn mòn cao. Bu lông inox 310S là phiên bản carbon thấp hơn, ít bị biến dạng và nhạy cảm khi vận hành. Hàm lượng crom cao và niken trung bình làm cho những loại bu lông inox này có khả năng ứng dụng trong việc khử lưu huỳnh trong khí quyển có chứa H2S. Chúng được sử dụng rộng rãi trong bầu khí quyển vừa phải, như gặp trong môi trường hóa dầu. Đối với các môi trường phát sinh ô nhiễm khắc nghiệt hơn nên chọn các hợp kim chịu nhiệt khác. Bu lông inox 310 không được khuyến nghị để dập tắt chất lỏng thường xuyên vì nó bị sốc nhiệt. Loại bu lông inox này thường được sử dụng trong các ứng dụng đông lạnh, do độ bền và độ từ tính thấp của nó.

Bu lông inox 310 không thể được làm cứng bằng cách xử lý nhiệt. Chúng có thể được làm cứng bằng cách làm lạnh, nhưng điều này hiếm khi được thực hành.

Bảng 1. Thành phần hóa học% bu lông inox 310 và inox 310S

Ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến khả năng làm việc của bu lông

Chúng ta có xu hướng nghĩ về kim loại như một vật liệu bền không thể dễ dàng bị phá hủy hoặc thay đổi. Nhưng dòng suy nghĩ đó sẽ bị thay đổi khi nhiệt độ tăng lên đến ba chữ số và hơn thế nữa.

Chính xác thì nhiệt độ cực cao ảnh hưởng như thế nào đến các loại bu lông? Bạn có thể cho rằng nóng chảy là mối đe dọa số một đối với các loại kim loại, nhưng kim loại không có khả năng nóng chảy cho đến khi nhiệt độ tăng lên đến bốn chữ số: 1.000 độ F hoặc thậm chí cao hơn. Mối đe dọa phổ biến hơn đối với kim loại là quá trình ôxy hóa, là quá trình ăn mòn và rỉ sét nhanh hơn do nhiệt độ quá cao.

Nhiệt độ quá cao cũng có thể dẫn đến sự giãn nở của bu lông. Nếu bu lông nở ra, nó bắt đầu tạo áp lực lên các lỗ mà nó được dẫn vào. Ngoài ra, nếu kim loại sau đó nguội đi, nó sẽ co lại và trở nên lỏng lẻo trong lỗ. Đây là một mối quan tâm tự nhiên khi bu lông được lắp đặt trong máy móc chạy nóng nhưng nguội đi khi không sử dụng. Đối với máy móc như vậy, các nhà sản xuất phải có bu lông chịu nhiệt độ cao có thể chịu được nhiệt độ cực cao và giai đoạn làm mát luân phiên mà không bị hư hỏng.

Bu lông có thể được làm bằng nhiều vật liệu khác nhau, phổ biến nhất là thép cacbon, thép hợp kim, thép không gỉ (bu lông inox). Đối với các ứng dụng nhiệt độ cao, các hợp kim khác nhau dựa trên sắt, niken và crom được sử dụng. Các bu lông làm từ carbon và thép hợp kim có thể được sử dụng từ –50 ° C trong khi mức trên phụ thuộc vào giới hạn nhiệt độ mạ. Để đạt được nhiệt độ hoạt động cao hơn, lớp mạ niken hoặc crom có ​​thể được sử dụng vì giới hạn nhiệt độ của chúng kéo dài đến 590 ° C đối với niken và 420–650 ° C đối với crom. Tuy nhiên, cả hai phương pháp này đều đắt tiền và không được sử dụng rộng rãi cho bu lông.

Không có gì ảnh hưởng đến các đặc tính của bu lông inox nhiều như nhiệt độ cao và tính chất của môi trường. Trong bài viết này, chúng ta chỉ đề cập đến trọng tâm là vấn đề nhiệt độ ảnh hưởng đến khả năng làm việc của bu lông inox. Trong nhiều công việc thì nhu cầu thường xuyên điều chỉnh nhiệt độ làm việc, hoặc môi trường làm việc có nhiệt độ cao để hệ thống hoạt động hiệu quả nhất, tốt nhất. Tất nhiên trong giai đoạn thiết kế và thi công chúng ta cần tính đến những ảnh hưởng đó, chúng ta phải tính đến những chi tiết nhỏ nhất đó là bu lông inox chịu nhiệt.

Có thể có những trường hợp hoặc tiếp xúc lâu với nhiệt độ cực cao (chẳng hạn như trong động cơ) hoặc thiết kế của bạn có thể tạo ra lực liên kết lớn ở nhiệt độ rất. Mỗi trường hợp có thể làm cho bu lông inox bị yếu đi hoặc bị co lại. Nhiệt độ cao có thể gây ra quá trình oxy hóa nhanh của bu lông inox và dẫn đến nguy cơ ăn mòn. Về cơ bản, bu lông inox chịu nhiệt của bạn cần phải có khả năng chịu được nhiệt độ cao, nếu không chúng sẽ bị hỏng và hỏng.

Đối với những môi trường làm việc dưới 450 ° C thì chúng ta chỉ cần dùng bu lông thép các bon thông thường để sử dụng. Đối với các điều kiện từ 450 đến 900 ° C, bu lông inox chịu nhiệt là một lựa chọn tuyệt vời. Bạn cũng sẽ xử lý khả năng chống ăn mòn với tùy chọn này, mặc dù thép có chứa crom-molypden cũng có thể được sử dụng.

Bu lông inox chịu nhiệt thường không yêu cầu lớp phủ bảo vệ và có phạm vi nhiệt độ sử dụng rộng hơn so với thép cacbon hoặc thép hợp kim thông thường. Tùy thuộc vào loại hợp kim, giới hạn nhiệt độ của bu lông inox chịu nhiệt cao hơn rất nhiều so với các loại bu lông thông thường.

Việc vượt quá phạm vi nhiệt độ hoạt động của bu lông có thể gây ra một số hậu quả:

1. Thép cacbon và thép hợp kim trở nên giòn ở nhiệt độ dưới –50 ° C.
2. Vượt quá nhiệt độ hoạt động của lớp mạ có thể gây ra hỏng ốc vít sớm do hiện tượng lún hydro cũng như mất lớp bảo vệ chống ăn mòn.
3. Đặc tính độ bền của bu lông giảm khi nhiệt độ tăng lên.
4. Thay đổi lực xiết do các hệ số giãn nở nhiệt khác nhau giữa bu lông và mối nối.

Các loại bu lông chịu nhiệt

Làm thế nào bạn có thể tìm thấy bu lông chịu nhiệt phù hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao? Điều quan trọng nhất là tìm kiếm các hợp kim cụ thể. Sau đây là những loại bu lông inox chịu nhiệt có thể chịu được nhiệt độ cao:

• Bu lông inox chịu nhiệt – inox 309 và inox 310: Hai hợp kim thép không gỉ này có hàm lượng crom và niken cao hơn so với các lựa chọn thay thế. Điều gì làm cho chúng khác biệt với nhau? Bu lông chịu nhiệt inox 310 cung cấp thêm khả năng chống ăn mòn, lý tưởng để sử dụng trong các môi trường mặn.
• Bu lông inox 630: Hợp kim này cực kỳ cứng nhờ quy trình bao gồm gia công nguội và lão hóa ở nhiệt độ thấp. Bu lông chịu nhiệt inox 630 là một trong những hợp kim được sử dụng phổ biến nhất trong ốc vít nhiệt độ cao do độ cứng, độ bền và độ dẻo cao của nó.

Các ngành cần bu lông inox chịu nhiệt

Tự hỏi những ngành công nghiệp nào cần bu lông inox nhiệt độ cao? Những vật liệu này thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp cần hoặc yêu cầu máy móc. Ngành công nghiệp dầu khí và ô tô là hai ví dụ điển hình. Các ngành công nghiệp này cần các công cụ và thiết bị hoạt động mạnh ngay cả trong nhiệt độ khắc nghiệt và ngành công nghiệp ô tô đang chế tạo các loại máy móc cần bu lông inox chịu nhiệt cho các ứng dụng nhiệt độ cao.

Hãy nghĩ về bu lông inox chịu nhiệt có thể lắp đặt trong khoang động cơ ô tô. Các loại bu lông tương tự được sử dụng để đóng khung nhà sẽ không hoàn thành công việc – thay vào đó, loại ứng dụng này đòi hỏi bu lông inox chịu nhiệt sẽ duy trì nhất quán và bền ngay cả khi động cơ nóng lên trong một chuyến đi đường dài, và sau đó một lần nữa khi động cơ nguội đi khi động cơ tắt.