Эксплуатация нержавеющего крепежа зачастую связана не только с условиями влияния агрессивной среды. Химические вещества, содержащиеся в ней, могут пагубно влиять на оборудование, приборы, механизмы как самостоятельно, так и вкупе с предельно низкими и слишком высокими температурами. Яркими примерами таких условий служат нефтегазовая сфера в северных регионах России, тяжелое машиностроение и химическая отрасль, медицина, фармацевтика, пищевая промышленность, авиация, судостроение и много других ветвей экономики.
Обычная углеродистая сталь для крепежа, предназначенного к работе в таких условиях, совершенно не пригодна. В этом случает предпочтение отдается аустенитным нержавеющим сплавам, для которых характерна не только высокая устойчивость к коррозии. Крепеж из стали марок А2 и А4 сохраняет главные технические характеристики при долговременной работе в условиях максимально низких либо значительных температур.
Серия Российских стандартов от 2009 года ГОСТ Р ИСО 3506, адаптированная к требованиям международных нормативов ISO 3506 «Mechanical properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners», регламентирует механические качества нержавеющего крепежа:
Стандарт Российской Федерации сохранил общепринятые маркировку, требования к характеристикам и химическому составу изделий из антикоррозионных сталей. Особое внимание уделено механическим свойствам нержавеющего крепежа, в том числе при эксплуатации в условиях с предельно высокими и низкими температурами.
Зависимость предельной текучести от температурного режима эксплуатации крепежа из нержавейки
ГОСТ ИСО 3506 говорит о том, что при правильно выполненных расчетах по болтам, шпилькам и винтам, достаточно подобрать сопряженные с ними гайки. Их механические качества являются идентичными. Поэтому при выборе крепежа достаточно грамотно определить характеристики болтов, гайки считать не обязательно. Следующая таблица из российского стандарта дает возможность понять, какой температуре окружающей среды соответствует величина предела текучести абсолютная ReL или условная Rp0.2 :
Марка стали
ReL и Rp0.2, %, при температуре
100 °С
200 °С
300 °С
400 °С
А2А4
85
80
75
70
С1
95
90
80
65
С3
90
85
80
60
Примечание — Значения применимы только для классов прочности 70 и 80.
Пользуясь данной таблицей, можно легко выполнить расчет величины максимальной нагрузки при использовании крепежа в различных режимах высоких температур. Для условий эксплуатации при минусовых значениях температур рекомендации, изложенные в стандарте ГОСТ ИСО 3506, выглядят следующим образом:
Марка стали
Нижний предел рабочих температур при длительном действии
А2
-200 °С
А4
Болты и винты
-60 °С
Шпильки
-200 °С
В связи с наличием легирующего элемента Мо стабильность аустенита уменьшается и переходная температура смещается в сторону более высоких значений, если в процессе изготовления крепежные изделия
подвергались высокой степени деформации.
Выполняя расчеты нержавеющего крепежа для применения в экстремальных условиях следует учитывать не только справочные рекомендации стандарта. Необходимо исходить из фактически возможных механических и химических воздействий на крепеж. Они могут не вполне совпадать с проектными решениями. Кроме того, при работе крепежного устройства под нагрузками при значительных перепадах температур (от минусовых до высоких плюсовых значений) в металлоизделиях могут возникать внутренние коррозионные напряжения. Этот момент также необходимо учесть.
По этой диаграмме (из приложения к ГОСТ ИСО 3506) можно определить ориентировочное время возникновения межкристаллитных коррозионных процессов в аустенитном сплаве под маркой А2 (сталь 18/8) с разным процентом углерода при температурных режимах от 550°С до 925°С: