為什么法蘭盤接頭密封螺栓，不建議用304材料?

答：因為在法蘭接頭密封中當碳鋼或不銹鋼法蘭配用 304 材料螺栓時，在運行狀態時常會發生泄漏問題

(1) 首先了解下304、304L、316 和 316L 材料有什么基本區別？

304、304L、316 和 316L 是美國材料標準(ANSI 或 ASTM)的不銹鋼種代號，隸屬于奧氏體不銹鋼的 300 系列一類鋼。與國內材料標準(GB/T)對應的牌號是 06Cr19Ni10（304）、022Cr19Ni10（304L）、06Cr17Ni12Mo2 （316）、022Cr17Ni12Mo2（316L）。通常把這類不銹鋼統稱為 18—8不銹鋼。

表 1 

(2) 為什么法蘭接頭不應采用 304 和 316 等一類材料的螺栓? 

一是因內壓力作用使兩法蘭密封面分離，引起墊片應力相應減少；

二是因高溫下墊片蠕變松弛或螺栓本身蠕變引起螺栓力松弛，同樣使墊片應力下降，以至法蘭接頭發生泄漏失效。

實際運行中，螺栓力松弛是不可避免的，初始擰緊的螺栓力總會隨時間而有所跌落。特別是處于高溫 和劇烈循環工況的法蘭接頭，經過10000 小時運行后，螺栓載荷損失常會超過50%，并隨時間的延續和溫度 的提高而衰減下去。

當法蘭和螺栓為不同一材料，尤其當法蘭為碳鋼，螺栓為不銹鋼時，因螺栓和法蘭材料的熱膨脹系數2 不同，如 50℃下不銹鋼的熱膨脹系數（16.51×10-5／℃)比碳鋼熱膨脹系數（11.12×10-5／℃)大，裝置升溫后，當法蘭的膨脹量小于螺栓的膨脹量時，在變形協調后，螺栓伸長量減小引起螺栓力的松弛，就可能 導致法蘭接頭發生泄漏。因此，高溫的設備法蘭和管法蘭接頭時，特別是法蘭和螺栓材料的熱膨脹系數不同，盡可能使兩者材料的熱膨脹系數相近。

由(1)可見，304 和 316 一類奧氏體不銹鋼的力學強度低，304 的室溫屈服強度僅為205MPa，316 也只有210MPa。因此，為了提高螺栓抗松弛和抗疲勞的能力，采取提高安裝螺栓力的措施，如在后續的講壇中 將會講到采用最大安裝螺栓力時，要求安裝螺栓應力達到 70%的螺栓材料屈服強度，這樣就必須提高螺栓 材料的強度等級，采用高強度或中強度合金鋼螺栓材料。顯易而見，除鑄鐵、非金屬法蘭或橡膠墊片外，對于壓力等級較高法蘭或墊片應力較大的半金屬和金屬墊片，304、316 這類低強度材料螺栓，因螺栓力不夠而達不到密封要求。

鑒于以上原因，GB/T 150.3 和 GB／T38343《法蘭接頭安裝技術規定》中，規定承壓設備法蘭和管法蘭接頭不推薦使用通常的 304（B8 Cl.1）和 316（B8M Cl.1）材料的螺栓，尤其在高溫和劇烈循環工況，應更替為 B8 Cl.2(S30408) 和 B8M Cl.2，以避免低下的安裝螺栓力。

值得注意的是當采用 304、316 這類低強度螺栓材料，甚至在安裝階段，由于沒有對扭矩進行控制，螺栓可能已超過材料屈服強度，甚至發生斷裂。自然，若耐壓試驗或開始運行就出現了泄漏，即使繼續擰緊螺栓，螺栓力也上不去，不能阻止泄漏。此外，這些螺栓拆卸后不能重復使用，因螺栓已經產生了永久變形，螺栓截面尺寸變小，再安裝就容易發生擰斷。