Bezplatný inženýrský nástroj
Přípustné napětí podle materiálu
Výpočet přípustného konstrukčního napětí dle ASME VIII Div.1 nebo EN 13445-3. Teplotně závislé vlastnosti, posouzení dlouhodobé pevnosti, součinitel účinnosti svarového spoje. Více než 12 druhů materiálů.
Přípustné konstrukční napětí
EN 13445-3 (Feritické oceli)
ASME VIII oddíl 1
Snížení přípustného napětí s teplotou
Jak výtěžnost, tak i maximální mez pevnosti (UTS) se snižují s teplotou. Tato kalkulačka používá linearizované redukční křivky založené na datech dle EN 10028 / ASME II-D:
- Pod 100 °C: vlastnosti jsou při pokojové teplotě
- 100–400 °C: postupné snižování (mez kluzu klesá rychleji než mez pevnosti (UTS))
- Nad 400 °C: výrazné snížení; může převládat tečení
Oblast tečení
Pokud návrhová teplota překročí teplotu začátku tečení, rozhoduje časově závislé mezní napětí. Typický začátek tečení:
| Typ materiálu | Nástup tečení (°C) | Typická maximální provozní teplota T |
|---|---|---|
| Uhlíková ocel (S235, S355) | ~350 | 400 °C |
| C-Mn tlaková ocel (P265GH, P355GH) | ~380 | 450 °C |
| Mo-ocel (16Mo3) | ~400 | 500 °C |
| CrMo ocel (13CrMo4-5) | ~450 | 550 °C |
| 2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10) | ~470 | 600 °C |
| Austenitická nerezová ocel (304, 316L) | ~500 | 700 °C |
Praktický příklad
Vzhledem k: P265GH, Rp(20)=265 MPa, Rm=410 MPa, T=250 °C, svar E=1,0
Rp(250 °C) ≈ 265 × 0,85 = 225,3 MPa (teplotní snížení pevnosti)
f_mez_kluzu = 225,3 / 1,5 = 150,2 MPa
f_UTS = 410 / 2,4 = 170,8 MPa
f = min(150,2, 170,8) = 150,2 MPa (mez kluzu určuje)
S E=1,0: σ_allow = 150,2 MPa
Porovnání materiálů při pokojové teplotě
| Materiál | Rp0,2 | Rm | f (EN) | 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 |
| Nerezová ocel 304 | 210 | 520 | 140 | 138 |
| Nerezová ocel 316L | 200 | 500 | 133 | 133 |
| 2205 duplexní ocel | 450 | 620 | 258 | 177 |
⚠️ Poznámka: Tato kalkulačka poskytuje přibližné hodnoty pro předběžný návrh. Vždy si ověřte s aktuálními tabulkami norem (ASME II-D, EN 10028, EN 10222) pro váš konkrétní druh materiálu, tvar výrobku, tloušťku a teplotu.
Dovolené napětí je nejvyšší napětí přípustné v navrhované součásti. Je to pevnost materiálu dělená součinitelem bezpečnosti definovaným předpisem. Jeho použití zajišťuje, že součást při normálním (nebo abnormálním) zatížení neselže, se zachováním odpovídající bezpečnostní rezervy.
Různé předpisy používají různé součinitele bezpečnosti, což vede k různým dovoleným napětím pro stejný materiál.
ASME VIII používá součinitel bezpečnosti pro UTS 3.5 (před rokem 2007 činil 4.0), zatímco EN 13445 používá 2.4. To znamená, že ASME je z hlediska kritéria UTS konzervativnější. Oba předpisy však používají pro mez kluzu 1.5.
U vysokopevnostních materiálů, kde je rozhodující mez kluzu (např. S355, 2205), dávají oba předpisy podobné výsledky. U materiálů s nižší pevností, kde je rozhodující UTS, je ASME výrazně konzervativnější.
Mez kluzu i UTS s rostoucí teplotou klesají. Mez kluzu klesá rychleji. Nad teplotou počátku tečení se může napětí při lomu závislé na čase stát rozhodujícím kritériem.
Příklad: S355 má při 400°C Rp ≈ 297 MPa (oproti 355 při RT), takže dovolené napětí klesá z 213 na ~173 MPa (EN).
Tečení je významné nad: ~350°C pro uhlíkovou ocel, ~400°C pro Mo ocel, ~450°C pro CrMo, ~500°C pro austenitickou SS. Nad těmito teplotami může být napětí při lomu v důsledku tečení za 100 000h, dělené příslušným součinitelem bezpečnosti, nižší než dovolené napětí odvozené z meze kluzu.
Součinitel svarového spoje (E nebo z) zohledňuje možné vady svarů:
- E=1,0: Úplná radiografická nebo ultrazvuková kontrola všech svarů
- E=0,85: Namátková (částečná) radiografická kontrola
- E=0,7: Bez objemového NDE (pouze vizuální kontrola)
Efektivní dovolené napětí = σ_allow × E. Použití E=1,0 vyžaduje více NDE, ale umožňuje tenčí stěny.
Postupy popsané na této stránce vyvinul a v terénu otestoval tým Vibromera pomocí přístroje Balanset-1A, přenosného dvoukanálového vyvažovacího přístroje a analyzátoru vibrací pro vyvažování rotorů na místě.
Profesionální terénní přístroje. Používají se ve více než 50 zemích.
