Болты из нержавеющей стали, сплава и углеродистой стали — руководство по выбору материала

Болты из легированной стали - Высокая прочность, устойчивость к высоким температурам, подходят для тяжелых нагрузок

Болты из легированной стали содержат добавки хрома, молибдена, никеля или ванадия для достижения значительно более высокой прочности и устойчивости к высоким-температурам. Типичные легированные стали, используемые для изготовления болтов, включают AISI 4140 (хром-молибден), 4340 (никель-хром-молибден) и 8640. Эти материалы можно подвергать термической обработке до предела прочности, превышающего 150 фунтов на квадратный дюйм (класс 8) или 125 фунтов на квадратный дюйм (ASTM A193 B7). Болты из легированной стали являются стандартным выбором для фланцев сосудов под давлением, соединений конструкционной стали, тяжелого оборудования, а также для работы при высоких-температурах до 593 градусов при соответствующем выборе марки.

Болты из нержавеющей стали - Отличная коррозионная стойкость, средняя прочность, гигиеническое применение.

Болты из нержавеющей стали обеспечивают внутреннюю коррозионную стойкость благодаря содержанию хрома (минимум 10,5%), который образует самовосстанавливающийся пассивный оксидный слой. Аустенитные марки 304 и 316 обладают превосходной общей коррозионной стойкостью и умеренной прочностью (75-80 фунтов на квадратный дюйм в деформационно-упрочненном состоянии). Мартенситные марки, такие как 410, и дисперсионно-твердеющие марки, такие как 630 (17-4 PH), обеспечивают более высокую прочность до 180 фунтов на квадратный дюйм, но с пониженной коррозионной стойкостью по сравнению с аустенитными марками. Болты из нержавеющей стали необходимы для пищевой, фармацевтической, химической, морской и архитектурной промышленности, где недопустима коррозия.

Сравнение химического состава

Комплексное сравнение механических свойств

Растяжение, текучесть и твердость

Болты из легированной стали обладают самой высокой прочностью на разрыв из трех категорий: класс 8 достигает 150 фунтов на квадратный дюйм, а специальные классы превышают 180 фунтов на квадратный дюйм. Болты из углеродистой стали имеют прочность от 60 до 120 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от марки и термической обработки. Болты из нержавеющей стали обычно обладают умеренной прочностью на растяжение - 304 в деформированном- состоянии, достигающем примерно 75-80 фунтов на квадратный дюйм, тогда как дисперсионно-твердеющая сталь 630 может достигать 140-180 фунтов на квадратный дюйм после старения. Твердость соответствует той же схеме: легированная сталь достигает 33-39 HRC, углеродистая сталь 19-30 HRC, а нержавеющая сталь 304 примерно 20 HRC в отожженном состоянии.

Сравнение ударной вязкости

Болты из углеродистой стали обладают достаточной вязкостью для общего применения, но могут проявлять переходное поведение от пластичного-к-хрупкому при низких температурах. Болты из легированной стали можно подвергать термообработке для оптимизации ударной вязкости. - Болты B7 обычно имеют ударную вязкость по Шарпи 40-60 фут-фунтов при комнатной температуре, тогда как класс L7 гарантирует 20 фут-фунтов при -101 градусе. Аустенитные марки нержавеющей стали (304, 316) сохраняют превосходную ударную вязкость даже при криогенных температурах, при этом значения Шарпи превышают 100 фут-фунт при -196 градусах, что делает их идеальными для низкотемпературной эксплуатации без особых требований к испытаниям на удар.

Сравнение коррозионной стойкости

Нержавеющая сталь марок 304 и 316 обеспечивает превосходную коррозионную стойкость в атмосферных, водных и мягких химических средах благодаря пассивному слою из оксида хрома.. 316 добавляется молибден для повышения устойчивости к точечной коррозии в хлоридных средах, таких как морская вода. Болты из углеродистой и легированной стали не обладают присущей им коррозионной стойкостью -, их защита полностью зависит от нанесенных покрытий, таких как цинкование, гальванизация или покрытие Dacromet. При повреждении покрытия локальная коррозия быстро ускоряется. Обладая устойчивостью к высокотемпературному окислению, легированная сталь B7 сохраняет стабильность до 450 градусов, а нержавеющая сталь B8 может выдерживать 800 градусов без значительного образования накипи. Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) является проблемой для аустенитных нержавеющих сталей в хлоридных средах при температуре выше 60 градусов, тогда как мартенситные марки более восприимчивы к водородному охрупчиванию.

Сравнительный анализ затрат

Стоимость материала демонстрирует четкую иерархию: углеродистая сталь служит базовой стоимостью примерно в 1x, легированная сталь обычно составляет 1,5-2x, нержавеющая сталь 304 – в 2-3x, а 316 – в 3-4x. Однако совокупная стоимость владения (TCO) говорит о другом. В агрессивных средах болты из углеродистой стали с покрытиями могут потребовать частой замены, а более высокая первоначальная стоимость болтов из нержавеющей стали исключает периодические затраты на техническое обслуживание и замену в течение жизненного цикла оборудования. Затраты на обработку также варьируются - легированная сталь требует тщательной термической обработки, нержавеющая сталь требует специального инструмента для накатки резьбы из-за наклепа, а углеродистая сталь является наиболее простой в производстве. Во многих случаях соотношение производительности-к стоимости легированной стали B7 делает ее наиболее экономичным выбором для работы при высоких температурах и давлениях.

Сравнение типичных сценариев применения

В строительных стальных конструкциях требуются болты из легированной стали, такие как класс 8 или ASTM A490, из-за их высокой прочности и надежного предварительного натяга. В системах трубопроводов химической промышленности требуются болты из нержавеющей стали B8 или B8M, чтобы противостоять коррозии технологической среды. Для морских платформ и морской среды используется нержавеющая сталь 316 или дуплексная нержавеющая сталь, обеспечивающая комбинированную прочность и устойчивость к коррозии в морской воде. Для сборки общего оборудования хорошо подходят болты из углеродистой стали марки 5 или оцинкованные болты, где важен контроль затрат. Применения при высоких-температурах и-давлениях-, включая котлы для электростанций, нагреватели нефтеперерабатывающих заводов и паровые турбины, - используют легированные стали марок B7 и B16 из-за их сопротивления ползучести и прочности при повышенных температурах.

Резюме плюсов и минусов

Болты из углеродистой стали предлагают самую низкую закупочную цену, но требуют защиты от коррозии, имеют ограниченный потолок прочности (максимум примерно 120 фунтов на квадратный дюйм) и не подходят для работы при высоких-температурах или в условиях коррозии. Болты из легированной стали обеспечивают высочайший уровень прочности и отличные характеристики при высоких-температурах, но не обладают коррозионной стойкостью по своей сути и несут риск водородного охрупчивания в условиях высокой-твердости. Болты из нержавеющей стали обладают присущей им коррозионной стойкостью без покрытия, сохраняют превосходную вязкость при низких-температурах, но, как правило, имеют меньшую прочность, чем марки легированной стали (за исключением типов, закаленных дисперсионным-) и требуют более высоких затрат на материалы.

Процесс принятия решения об отборе

Начните с определения рабочей среды -, диапазона температур, влажности, присутствия агрессивных химических веществ или солевых брызг, а также воздействия ультрафиолета. Определите, подходит ли углеродистая сталь с покрытием, нержавеющая сталь или легированная сталь. Рассчитайте требования к нагрузке -, статическую или динамическую, величину и коэффициент запаса прочности -, чтобы определить минимальный необходимый предел прочности и текучести. Оцените бюджетные ограничения, учитывая как первоначальную стоимость покупки, так и затраты на обслуживание в течение ожидаемого срока службы. Наконец, подтвердите, какие стандарты и спецификации применяются - ASTM, ASME, ISO или конкретные требования проекта- могут требовать определенных марок материалов независимо от других факторов.

ПроизводительВозможности подачи труб

ПроизводительPipe поставляет все три категории материалов со склада и производит продукцию в короткие сроки. Болты из углеродистой стали доступны в классах 2 и 5 с различной обработкой поверхности. Болты из легированной стали включают B7, B16, L7 и класс 8 с полной термообработкой и сертификацией. Болты из нержавеющей стали относятся к маркам 304, 316, 410, 630 (17-4 PH) и дуплексным 2205. Мы поддерживаем индивидуальные требования, включая не-стандартную длину, специальные конфигурации головок и нестандартную маркировку. Комплексный поиск всех материалов для болтов упрощает закупки и обеспечивает стабильное качество во всем вашем проекте.

Нужна помощь в выборе подходящего материала болта?

Свяжитесь с производителем труб для получения экспертных рекомендаций по выбору материалов и конкурентоспособных цен.