أداة هندسية مجانية
الإجهاد المسموح به حسب المادة
احسب إجهاد التصميم المسموح به وفقًا لمعيار ASME VIII القسم 1 أو EN 13445-3. الخصائص المعتمدة على درجة الحرارة، فحص تمزق الزحف، عامل كفاءة وصلة اللحام. أكثر من 12 درجة من المواد.
الإجهاد المسموح به في التصميم
EN 13445-3 (الفولاذ الفريتي)
ASME VIII القسم 1
خفض القدرة الحرارية
ينخفض كل من حد الخضوع وقوة الشد القصوى مع ارتفاع درجة الحرارة. تستخدم هذه الآلة الحاسبة منحنيات تخفيض خطية تستند إلى بيانات EN 10028 / ASME II-D.
- أقل من 100 درجة مئوية: الخصائص عند قيم درجة حرارة الغرفة
- 100–400 درجة مئوية: انخفاض تدريجي (ينخفض المردود بشكل أسرع من مقاومة الشد القصوى)
- عند درجات حرارة أعلى من 400 درجة مئوية: انخفاض ملحوظ؛ وقد يكون الزحف هو العامل المسيطر.
نظام الزحف
عندما تتجاوز درجة حرارة التصميم درجة حرارة بدء الزحف، يصبح إجهاد التمزق المتغير مع الزمن هو العامل المتحكم. بداية الزحف النموذجية:
| نوع المادة | بداية الزحف (°م) | تصميم ماكس تي النموذجي |
|---|---|---|
| الفولاذ الكربوني (S235، S355) | ~350 | 400 درجة مئوية |
| ضغط C-Mn (P265GH، P355GH) | ~380 | 450 درجة مئوية |
| فولاذ الموليبدينوم (16Mo3) | ~400 | 500 درجة مئوية |
| فولاذ الكروم والموليبدينوم (13CrMo4-5) | ~450 | 550 درجة مئوية |
| 2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10) | ~470 | 600 درجة مئوية |
| الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (304، 316L) | ~500 | 700 درجة مئوية |
مثال عملي
المعطيات: P265GH، Rp(20)=265 ميجا باسكال، Rm=410 ميجا باسكال، T=250 درجة مئوية، E للحام=1.0
Rp(250°C) ≈ 265 × 0.85 = 225.3 ميجا باسكال (تخفيض القيمة حسب درجة الحرارة)
f_yield = 225.3 / 1.5 = 150.2 ميجا باسكال
f_UTS = 410 / 2.4 = 170.8 ميجا باسكال
و = الحد الأدنى(150.2، 170.8) = 150.2 ميجا باسكال (العائد هو العامل الحاسم)
مع E=1.0: σ_allow = 150.2 ميجا باسكال
مقارنة المواد عند درجة حرارة الغرفة
| مادة | 0.2 روبية | غرفة | f (الإنجليزية) | S (ASME) |
|---|---|---|---|---|
| S235JR | 235 | 360 | 150 | 103 |
| S355JR | 355 | 510 | 213 | 146 |
| P265GH | 265 | 410 | 171 | 117 |
| P355GH | 355 | 490 | 204 | 140 |
| 16Mo3 | 280 | 450 | 187 | 129 |
| 13CrMo4-5 | 295 | 460 | 192 | 131 |
| 10CrMo9-10 | 275 | 450 | 183 | 129 |
| الفولاذ المقاوم للصدأ 304 | 210 | 520 | 140 | 138 |
| الفولاذ المقاوم للصدأ 316L | 200 | 500 | 133 | 133 |
| 2205 دوبلكس | 450 | 620 | 258 | 177 |
⚠️ ملاحظة: توفر هذه الآلة الحاسبة قيمًا تقريبية للتصميم الأولي. يُرجى دائمًا التحقق من جداول المواصفات الفعلية (ASME II-D، EN 10028، EN 10222) الخاصة بنوع المادة وشكل المنتج وسماكته ودرجة حرارته.
الإجهاد المسموح هو أقصى إجهاد يُسمح به في مكوّن من مكوّنات التصميم. وهو مقاومة المادة مقسومة على معامل أمان تحدده المواصفة. ويضمن استخدامه عدم فشل المكوّن تحت التحميل العادي (أو غير العادي)، مع هامش أمان كافٍ.
تستخدم المواصفات المختلفة معاملات أمان مختلفة، مما يؤدي إلى قيم مختلفة للإجهاد المسموح للمادة نفسها.
يستخدم ASME VIII معامل أمان لمقاومة الشد القصوى UTS مقداره 3.5 (كان 4.0 قبل 2007)، بينما يستخدم EN 13445 معامل 2.4. وهذا يعني أن ASME أكثر تحفظاً فيما يتعلق بمعيار UTS. ومع ذلك، يستخدم كلاهما معامل 1.5 لحد الخضوع.
بالنسبة إلى المواد عالية المقاومة التي يكون فيها حد الخضوع هو الحاكم (مثل S355، 2205)، تعطي كلتا المواصفتين نتائج متقاربة. أما بالنسبة إلى المواد الأقل مقاومة التي تكون فيها UTS هي الحاكمة، فإن ASME أكثر تحفظاً بدرجة كبيرة.
ينخفض كل من حد الخضوع ومقاومة الشد القصوى UTS مع ارتفاع درجة الحرارة. وينخفض حد الخضوع بسرعة أكبر. وفوق درجة حرارة بدء الزحف، قد يصبح إجهاد الانهيار المعتمد على الزمن هو المعيار الحاكم.
مثال: تبلغ قيمة Rp لفولاذ S355 عند 400°C نحو ≈ 297 MPa (مقابل 355 عند RT)، ولذلك ينخفض الإجهاد المسموح من 213 إلى ~173 MPa (EN).
يصبح الزحف مؤثراً فوق: ~350°C للفولاذ الكربوني، ~400°C لفولاذ Mo، ~450°C لفولاذ CrMo، ~500°C لفولاذ SS الأوستنيتي. وفوق درجات الحرارة هذه، قد يكون إجهاد الانهيار بالزحف لمدة 100,000h مقسوماً على معامل أمانه أقل من الإجهاد المسموح المبني على حد الخضوع.
يراعي معامل كفاءة الوصلة الملحومة (E أو z) عيوب اللحام المحتملة:
- E=1.0: فحص إشعاعي أو بالموجات فوق الصوتية لكامل جميع اللحامات
- E=0.85: فحص إشعاعي موضعي (جزئي)
- E=0.7: دون فحص حجمي NDE (فحص بصري فقط)
الإجهاد المسموح الفعلي = σ_allow × E. يتطلب استخدام E=1.0 مزيداً من فحوص NDE، لكنه يسمح بجدران أرق.
الإجراءات الموصوفة في هذه الصفحة طوّرها واختبرها ميدانيًا فريق Vibromera باستخدام Balanset-1A، وهو موازن محمول ثنائي القناة ومحلل اهتزاز لموازنة الدوارات في الموقع.
أجهزة ميدانية احترافية. تُستخدم في أكثر من 50 دولة.
