Болты GB/T 3098.8 для применения в диапазоне температур от -200°C до +700°C

Введение в стандарт GB/T 3098.8

Данный стандарт определяет механические свойства, материалы, методы контроля, идентификации и маркировки деталей болтовых соединений, работающих в экстремальных температурах от -200°C до +700°C. Он обеспечивает надежность в таких областях применения, как сосуды под давлением, котлы и высокотемпературное оборудование, дополняя стандарты GB/T 3098.1, GB/T 3098.6 и DIN EN 10269.

Объем

Стандарт GB/T 3098.8-2010 устанавливает требования к крепежным элементам из аустенитных сталей для низких температур до -200°C и сталей/никелевых сплавов для высоких температур до +700°C. Он охватывает классы механических характеристик, методы испытаний и подбор материалов для обеспечения структурной целостности при термических напряжениях. Это имеет решающее значение для отраслей промышленности, требующих устойчивости к ползучести, релаксации и хрупкому разрушению.

Применяется к болтам, винтам, шпилькам и гайкам в болтовых соединениях.
Основное внимание уделяется обеспечению полной несущей способности для безопасной эксплуатации в экстремальных условиях.
Ссылки на соответствующие стандарты для обеспечения всестороннего соответствия.

Материалы и механические свойства

Материалы выбираются с учетом температурных диапазонов для обеспечения механической прочности. При низких температурах пластичность обеспечивают аустенитные стали; при высоких температурах прочность и сопротивление ползучести обеспечивают стали и никелевые сплавы. Свойства должны соответствовать заданным значениям твердости, предела прочности и предела текучести.

Низкотемпературные материалы

В таблице 1 приведены группы аустенитных сталей с минимальными рабочими температурами до -200 °C, с характеристиками согласно GB/T 3098.6 и GB/T 3098.15. Содержание меди ≤1%. Более высокие температуры не влияют на характеристики; для более низких требуются испытания на соответствие условиям.

Минимальная рабочая температура в непрерывном режиме (приблизительно)	Стальная группа^а	Класс производительности
	Стальная группа^а	Болт	Орех
-60°C^б	A2L	50	50
	А2		50
	А3		70
-200°C^c	A4L	70	70
	А4		80
	А5		80

^а Содержание меди ≤1% (по GB/T 3098.6 и GB/T 3098.15).
^б Болты с головкой.
^c Жеребцы.

Высокотемпературные материалы

В таблице 2 указаны стали и никелевые сплавы для температур до +700 °C, свойства которых соответствуют таблице 4 стандарта DIN EN 10269 для термообработки. Справочные данные по пределу текучести, пределу ползучести и релаксации взяты из таблиц 5, C.1, D.1 стандарта DIN EN 10269. Относятся к листам AD 2000-W2, W7, W10 и VdTUV.

Диапазон рабочих температур согласно DIN EN 10269			Материал				Твердость болта и/или гайки (HV)
мин	Короткий срок^а макс	Долгосрочная перспектива^б макс	Сокращение	Число	Оценка	Состояние	мин	макс
-120°C	/	/	КБ	1.568	X12Ni5	+НТ	157	203
-120°C	/	/	КБ	1.568	X12Ni5	+QT	173	235
/	400°C	500°C	Йд	1.1181	C35E	+Н	150	200
/	400°C	500°C	ЙК	1.1181	C35E	+QT	165	210
/	400°C	/	YB	1.5511	35Б2^г	+QT	165	210
-60°C	500°C	550°C	КГ	1.7218	25CrMo4	+QT	195	240
-100°C	500°C	/	ГК	1.7225	42CrMo4	+QT	275	337
/	500°C	550°C	ГА	1.7709	21CrMoV5-7	+QT	225	272
/	600°C	550°C	Великобритания	1.7711	40CrMoV46	+QT	272	320
/	550°C	600°C	Ве	1.4923	X22CrMoV12-1	+QT 1^e	256	303
/	550°C	600°C	ВХ^f	1.4923	X22CrMoV12-1	+QT 2^f	287	367
/	600°C	600°C	ВВС	1.4913	X19CrMoNbVN11-1	+QT	287	367
/	650°C	670°C	С	1.4986	X7CrNiMoBNb16-16	+WW+P	210	272
-196°C	650°C	650°C	SD	1.498	X6NiCrTiMoVB25-15-2	+AT+P	287	367
-196°C	650°C	800°C	СБ	2.4952	NiCr20TiAl	+AT+P	320	417

^а Температурный предел текучести и предел прочности на растяжение.
^б Температурный предел прочности при ползучести и разрушении.
^c Условия согласно DIN EN 10269, Таблица 4: +N (нормализованный), +NT (нормализованный и отпущенный), +QT (закаленный и отпущенный), +WW (термическая обработка), +AT (отжиг в растворе), +P (упрочненный осаждением).
^д Только для орехов.
^e В согласно DIN EN 10269, Rp0,2 ≥600 Н/мм² (+QT1).
^f VH согласно DIN EN 10269, Rp0,2 ≥600 Н/мм² (+QT2).
^г См. VdTUV WB 490.

Грузоподъемность

Значения нагрузок гарантируют, что крепежные элементы выдерживают эксплуатационные напряжения. Используются для проверки конструкции.

Минимальные растягивающие нагрузки для болтов с крупной резьбой

Таблица 4а: А_с,ном × Р_м,мин /кН

Размер резьбы d	Зона напряжения А_с,ном /мм²	Аустенитная нержавеющая сталь марки		Сталь и никелевые сплавы
		50	70	КБ	ЙК	КГ	ГА	Великобритания	ГК	V	ВХ	С	SD	СБ
		50	70	КБ	YB	КГ	ГА	Великобритания	ГК	V	ВВС	С	SD	СБ
М3	5.03	2.52	3.52	2.67	2.52	3.02	3.52	4.28	4.33	4.02	4.53	3.27	4.53	5.03
М3.5	6.78	3.39	4.75	3.59	3.39	4.07	4.75	5.76	5.83	5.42	6.1	4.41	6.1	6.78
М4	8.78	4.39	6.15	4.65	4.39	5.27	6.15	7.46	7.55	7.02	7.9	5.71	7.9	8.78
М5	14.2	7.1	9.94	7.53	7.1	8.52	9.94	12.1	12.2	11.4	12.8	9.23	12.8	14.2
М6	20.1	10.1	14.1	10.7	10.1	12.1	14.1	17.1	17.3	16.1	18.1	13.1	18.1	20.1
М7	28.9	14.5	20.2	15.3	14.5	17.3	20.2	24.6	24.9	23.1	26	18.8	26	28.9
М8	36.6	18.3	25.6	19.4	18.3	22	25.6	31.1	31.5	29.3	32.9	23.8	32.9	36.6
М10	58	29	40.6	30.7	29	34.8	40.6	49.3	49.9	46.4	52.2	37.7	52.2	58
М12	84.3	42.2	59	44.7	42.2	50.6	59	71.7	72.5	67.4	75.9	54.8	75.9	84.3
М14	115	57.5	80.5	61	57.5	69	80.5	97.8	98.9	92	104	74.8	104	115
М16	157	78.5	110	83.2	78.5	94.2	110	133	135	126	141	102	141	157
М18	192	96	134	102	96	115	134	163	165	154	173	125	173	192
М20	245	123	172	130	123	147	172	208	211	196	221	159	221	245
М22	303	152	212	161	152	182	212	258	261	242	273	197	273	303
М24	353	177	247	187	177	212	247	300	304	282	318	229	318	353
М27	459	230	/	243	230	275	321	390	395	367	413	298	413	459
М30	561	281	/	297	281	337	393	477	482	449	505	365	505	561
М33	694	347	/	368	347	416	486	590	597	555	625	451	625	694
М36	817	409	/	433	409	490	572	694	703	654	735	531	735	817
М39	976	488	/	517	488	586	683	830	839	781	878	634	878	976

Несущая способность болтовых соединений

Для обеспечения полной грузоподъемности: Подбор болтов и гаек полной грузоподъемности с соответствующей высотой (тип 1 для крупной резьбы, тип 2 для мелкой), допусками резьбы и коэффициентами прочности. Разрушение при испытаниях на растяжение должно происходить в нерезьбовых участках согласно GB/T 3098.1 или 3098.6. Шпильки с утолщенной головкой согласно GB/T 13807.2/3 с допусками согласно GB/T 3103.4.

Проведите испытания на растяжение для проверки минимальных нагрузок.
Убедитесь, что высота гайки соответствует типовым требованиям к распределению нагрузки.
Подбирайте материалы таким образом, чтобы избежать слабых звеньев в сборке.

Часто задаваемые вопросы

Какие материалы подходят для применения при температуре -200°C?

Аустенитные стали, такие как A4L, A4, A5, марки 70 или 80, обеспечивающие пластичность и ударную вязкость в соответствии с таблицей 1.

Как подобрать подходящие болты и гайки для работы при высоких температурах?

Используйте Таблицу 3 для рационального подбора пар, обеспечивая прочность гайки >70% болта и надлежащие допуски резьбы для полной нагрузки.

Что произойдет, если рабочая температура превысит +700°C?

Стандартные пределы температуры составляют +700°C; для более высоких температур необходимо провести специальные испытания на ползучесть и релаксацию в соответствии с рекомендациями DIN EN 10269.

Почему для аустенитных гаек требуется более высокая прочность на изгиб?

Для учета производственных отклонений в небольших партиях, обеспечивающих надежность при использовании более мягких болтов (см. примечание b к таблице 3).

Как проверить несущую способность конструкции?

Проведите испытания на растяжение в соответствии со стандартами GB/T 3098.1 или 3098.6, проверив место разрушения и минимальные нагрузки по таблицам 4a/5a.

Существуют ли ограничения на содержание меди?

Да, ≤1% для аустенитных сталей во избежание охрупчивания при эксплуатации при низких температурах.

Болты GB/T 3098.8 для применения при температурах от -200°C до +700°C.