Quais são as propriedades mecânicas dos parafusos do tubo de óleo em condições de alta temperatura e alta pressão?

Sob alta temperatura e alta pressão, as propriedades mecânicas de Parafusos do tubo de óleo são um fator -chave para garantir a segurança e a confiabilidade das conexões de pipeline. Nesse ambiente, os parafusos precisam suportar condições de trabalho extremas, incluindo desafios como alto estresse, expansão térmica, corrosão e fluência. A seguir, é apresentada uma análise detalhada das propriedades mecânicas dos parafusos do tubo de óleo sob condições de alta temperatura e alta pressão:

1. O impacto da seleção de material nas propriedades mecânicas
Aço de liga de alta resistência:
Sob condições de alta temperatura e alta pressão, o aço de liga de alta resistência (como 42CrMo, AISI 4140 ou AISI 8740) é geralmente selecionado como material de parafuso. Esses materiais têm alta resistência à tração e resistência ao esconderijo e podem resistir à deformação plástica sob alta pressão.
Aço inoxidável:
Se houver um meio corrosivo no ambiente (como sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono ou água salgada), aço inoxidável com melhor resistência à corrosão (como 316L, aço inoxidável duplex ou aço inoxidável super duplex) pode ser selecionado. Embora a força do aço inoxidável possa ser menor que a de alguns aços de liga, sua resistência à corrosão e estabilidade de alta temperatura o tornam a escolha ideal.
Super ligas:
Sob temperaturas extremamente altas (acima de 500 ° C) e condições de alta pressão, podem ser usadas super ligas à base de níquel ou baseadas em cobalto (como Inconel 718, Hastelloy C-276). Esses materiais têm excelente resistência à alta temperatura, resistência a oxidação e resistência à fluência.
2. Efeito da alta temperatura nas propriedades mecânicas
Diminuição da resistência à tração e força de escoamento:

Com o aumento da temperatura, a resistência à tração e a força de escoamento dos materiais metálicos diminuem significativamente. Por exemplo, acima de 400 ° C, a força do aço carbono comum pode diminuir em 30%a 50%. Portanto, o material apropriado deve ser selecionado de acordo com a temperatura real de trabalho.
Fenômeno de fluência:
Em altas temperaturas, os materiais metálicos sofrem fenômenos de fluência, ou seja, a deformação plástica ocorre gradualmente sob estresse constante. Para evitar a falha de conexão causada por fluência, os materiais com boa resistência à fluência devem ser selecionados e o estresse de trabalho dos parafusos deve ser controlado dentro da faixa permitida.
Coeficiente de expansão térmica:
A diferença nos coeficientes de expansão térmica de diferentes materiais pode fazer com que o ajuste entre o parafuso e o tubo de óleo seja solto ou muito apertado. Portanto, a correspondência de expansão térmica precisa ser considerada durante o projeto para evitar vazamentos ou danos causados ​​pelo estresse térmico.
3. Efeito da alta pressão nas propriedades mecânicas
Resistência à compressão:
Sob condições de alta pressão, os parafusos precisam suportar uma enorme tensão axial. Se a resistência à tração do parafuso for insuficiente, poderá causar fratura de rosca ou falha de conexão. Portanto, o tamanho mínimo do parafuso e o grau de força necessário deve ser calculado de acordo com a pressão de trabalho.
Desempenho de fadiga:
Sob alta pressão e ambiente de vibração, os parafusos podem ser submetidos a estresse periódico, o que pode causar fratura por fadiga. Para melhorar a resistência à fadiga, os parafusos que foram extintos e temperados ou fortalecidos na superfície podem ser selecionados.
Performance de vedação:
Sob condições de alta pressão, o desempenho de vedação dos parafusos é crucial. As conexões roscadas podem causar vazamento de rastreamento devido à alta pressão, por isso é necessário combinar anéis de vedação, fita bruta ou outros métodos de vedação para melhorar o efeito de vedação.
4. Problemas e soluções comuns
Parafusos soltos:
Sob condições de alta temperatura e alta pressão, os parafusos podem se soltar gradualmente devido à expansão e vibração térmica. Para resolver esse problema, as seguintes medidas podem ser tomadas:
Use porcas anti-alojamento ou arruelas de travamento;
Aplicar cola de travamento de thread (como loctite);
Aumente a pré -carga, mas tenha cuidado para não exceder a força de escoamento do parafuso.
Desgaste de threads:
Sob cargas dinâmicas de alta pressão, os roscas podem usar devido ao atrito. A vida útil do serviço pode ser estendida por:
Endurecimento da superfície dos fios (como nitrafia ou revestimento de cromo);
Usando materiais com maior resistência ao desgaste;
Inspecionar e substituir regularmente os parafusos severamente desgastados.
Estresse corrosão rachando:
Em ambientes com alta temperatura, alta pressão e meios corrosivos, os parafusos podem sofrer de rachaduras por corrosão por tensão. As soluções incluem:
Selecionar materiais resistentes à corrosão;
Reduzindo o estresse de trabalho dos parafusos;
Aplicando o revestimento anticorrosão aos parafusos.

Para garantir a confiabilidade e a segurança dos parafusos, esses fatores devem ser considerados de maneira abrangente e o projeto deve ser otimizado por meio de testes e verificação rigorosos. A seleção final deve ser baseada no cenário de aplicação específico para garantir que os parafusos possam atender aos requisitos de desempenho ao longo de sua vida útil.