高压时，能用不锈钢螺栓吗？

案例

群里发生了这么一件事情：

一台加氢反应器，材料为15CrMoR+S32168的复合板，水压试验7.3MPa，采用的紧固件是30408的材料，人孔密封不住，一打水压就漏。

泄压后，将螺柱拆下来，图片如下：

从图片可以看到，螺柱的螺纹部分已经产生比较大的变形，螺纹已经咬花了。

原因

设计人员查询了管法兰规范：

其中，管法兰用紧固件材料分类有一注：

低强度螺栓只能用于压力等级为Class150和Class300的法兰以及非金属垫片。

于是推测，是否压力较高的法兰（大于Class300），不能使用S30408的螺柱螺母。

为什么取不锈钢的螺栓

加氢反应器比较常用紧固件的有35CrMoA或者25Cr2MoVA。垫片一般是缠绕垫或者RJ密封面，需要的预紧力都比较大。

既然不锈钢螺栓不好用，那么为什么在很多设备中采用不锈钢螺栓呢？

其一是很多设备，其整体采用纯不锈钢，压力不高，但是环境要求比较高（食品级），或者有腐蚀的风险。为了避免一些使用碳钢螺栓潜在的风险，或者为了美观，全部采用不锈钢，晶晶亮透心凉。造价没有提升多少，但是档次上升不少。

纯不锈钢设备用碳钢的螺栓（特别还是发黑处理的），好比一身上下名牌衣服，但是却穿了一件5块钱的内裤，能穿，但是别扭。

衬的/堆的不锈钢设备用碳钢螺栓，好比穿着打补丁的名牌衣服，穿5块的内裤，毫无违和感。

至于碳钢设备用碳钢螺栓，好比普通人穿啥都没人在意，符合身份。

而碳钢设备用不锈钢螺栓，好比普通人穿着超人内裤，夺人眼球。

其二是，不锈钢螺栓有时有着碳钢螺栓不具备的有点，耐高温。对于加氢设备使用不锈钢螺栓，一般是因为设计温度太高（>=550°C），取碳钢的螺栓，许用应力太低，或者没有许用应力，导致螺栓提供的预紧力不够，无法密封。

原来设计过几台设计温度580°C的换热器，是全不锈钢的，螺柱也采用的不锈钢，就是因为碳钢已经取不到许用应力了。

不锈钢螺栓需要注意什么

本反应器的设计温度是410度，按理来说，一般没有使用不锈钢的必要。

不锈钢的螺柱，按照GB150.2，其供货状态是固溶。

固溶处理指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。

固溶的主要作用是：

1、主要是改善钢和合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备等。

2、使不锈钢钢组织和成分均匀一致：在高温下原子活动加剧，σ相溶解，化学成分趋于均匀，快速冷却后就获得均匀的单相组织。

3、使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工或成型。

4、消除加工硬化，以利于继续冷加工。通过固溶处理，歪扭的晶格恢复，伸长和破碎的晶粒重新结晶，内应力消除。

5、恢复不锈钢固有的耐蚀性能。由于冷加工造成碳化物析出，晶格缺陷，使不锈钢耐蚀性能下降。固溶处理后不锈钢耐蚀性能恢复到最佳状态。

后续

技术人员回应了最终解决方案。

使用不锈钢螺栓时，应当注意一下不锈钢的供货状态，以及设备的设计压力和设计温度。

设计压力非常高的时候（>Class300#），可能因为不锈钢比较“软”，螺纹不能够提供足够的预紧力，甚至螺纹发生变形，导致密封失效。