Hvad er tilladt stress?

Tilladt spænding (σ_allow eller f eller S) er den maksimalt tilladte spænding i et design. Det er lig med materialets styrke divideret med en sikkerhedsfaktor defineret af designkoden (f.eks. ASME VIII, EN 13445).

Hvordan beregnes den tilladelige spænding i henhold til ASME VIII?

ASME VIII Div.1: S = min(Rp0,2/1,5, Rm/3,5) ved stuetemperatur. Ved forhøjede temperaturer kan tidsafhængige (krybe-) egenskaber være gældende. 2007-udgaven reducerede UTS-faktoren fra 4 til 3,5.

Hvordan beregnes den tilladelige spænding i henhold til EN 13445?

EN 13445-3: f = min(Rp0,2/1,5, Rm/2,4) for ferritiske ståltyper. For austenitiske ståltyper: f = maks(Rp0,2/1,5, Rp1,0/1,2) men ≤ Rm/3. Temperaturafhængige værdier fra EN 10028.

Hvornår bliver krybning vigtig?

Krybning er betydelig over ~350°C for kulstofstål, ~400°C for lavlegeret stål, ~450°C for austenitisk rustfrit stål og ~500°C for højlegeret stål. Over disse temperaturer styrer den tidsafhængige brudspænding det tilladte.

Hvad er svejsefugens effektivitet?

Svejsefugens effektivitet (E eller z) reducerer den tilladte spænding baseret på NDE-niveau: E=1,0 for fuld radiografisk undersøgelse, E=0,85 for punkt-RT, E=0,7 for ingen volumetrisk NDE. Den tager højde for potentielle svejsefejl.

Gratis ingeniørværktøj

Tilladt spænding efter materiale

Beregn den tilladelige konstruktionsspænding i henhold til ASME VIII Div.1 eller EN 13445-3. Temperaturafhængige egenskaber, krybebrudskontrol, svejsefugeeffektivitetsfaktor. 12+ materialekvaliteter.

ASME VIIIEN 13445σ_tilladtKrybekontrolSvejsefaktor

Materialekvalitet

Designkode

Designtemperatur (°C)

Svejsefugens effektivitet

Belastningstype

Hurtige forudindstillinger

Tilladelig designspænding

Tilladt spænding σ_allow × E

—

Rp0,2(T) / Sikkerhedsfaktor

—

Rm(20°C) / Sikkerhedsfaktor

—

σ_allow (før svejsefaktor)

—

Styrende kriterium

—

Kontrol af krybeområde

—

Tilladt belastningsjusteret

—

Materialeegenskaber ved T

—

EN 13445-3 (Ferritiske stål)

ASME VIII, afdeling 1

Temperaturnedtrapning

Både udbytte og UTS falder med temperaturen. Denne beregner bruger lineariserede reduktionskurver baseret på EN 10028 / ASME II-D data:

Under 100°C: Egenskaberne er ved stuetemperaturværdier
100–400°C: gradvis reduktion (udbyttet falder hurtigere end UTS)
Over 400°C: betydelig reduktion; krybning kan være afgørende

Kryberegime

Når den designmæssige temperatur overstiger krybestarttemperaturen, er det den tidsafhængige brudspænding, der gælder. Typisk krybestart:

Materialetype	Krybningsstart (°C)	Typisk maks. designtemperatur
Kulstofstål (S235, S355)	~350	400 °C
C-Mn-tryk (P265GH, P355GH)	~380	450 °C
Mo-stål (16Mo3)	~400	500 °C
CrMo-stål (13CrMo4-5)	~450	550 °C
2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10)	~470	600 °C
Austenitisk rustfrit stål (304, 316L)	~500	700 °C

Praktisk eksempel

Eksempel — P265GH ved 250°C, EN 13445

Givet: P265GH, Rp(20)=265 MPa, Rm=410 MPa, T=250°C, svejse-E=1,0

Rp(250°C) ≈ 265 × 0,85 = 225,3 MPa (temperaturreduktion)

f_udbytte = 225,3 / 1,5 = 150,2 MPa

f_UTS = 410 / 2,4 = 170,8 MPa

f = min(150,2, 170,8) = 150,2 MPa (udbyttet styrer)

Med E=1,0: σ_allow = 150,2 MPa

Materialesammenligning ved stuetemperatur

Materiale	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
304 rustfrit stål	210	520	140	138
316L rustfrit stål	200	500	133	133
2205 Dupleks	450	620	258	177

⚠️ Bemærk: Denne beregner giver omtrentlige værdier for det indledende design. Kontroller altid med de faktiske kodetabeller (ASME II-D, EN 10028, EN 10222) for din specifikke materialekvalitet, produktform, tykkelse og temperatur.

Tilladelig spænding er den maksimale spænding, der må forekomme i en dimensioneret komponent. Det er materialets styrke divideret med en sikkerhedsfaktor defineret i regelsættet. Ved at anvende den sikres det, at komponenten ikke svigter under normal (eller unormal) belastning med en tilstrækkelig sikkerhedsmargin.

Forskellige regelsæt anvender forskellige sikkerhedsfaktorer, hvilket fører til forskellige tilladelige spændinger for det samme materiale.

ASME VIII anvender en sikkerhedsfaktor for UTS på 3.5 (den var 4.0 før 2007), mens EN 13445 anvender 2.4. Det betyder, at ASME er mere konservativ med hensyn til UTS-kriteriet. Begge anvender dog 1.5 for flydespændingen.

For materialer med høj styrke, hvor flydespændingen er dimensionerende (f.eks. S355, 2205), giver begge regelsæt lignende resultater. For materialer med lavere styrke, hvor UTS er dimensionerende, er ASME væsentligt mere konservativ.

Både flydespændingen og UTS falder med stigende temperatur. Flydespændingen falder hurtigere. Over temperaturen, hvor krybning begynder, kan den tidsafhængige brudspænding blive det dimensionerende kriterium.

Eksempel: S355 har ved 400°C Rp ≈ 297 MPa (mod 355 ved RT), så den tilladelige spænding falder fra 213 til ~173 MPa (EN).

Krybning er væsentlig over: ~350°C for kulstofstål, ~400°C for Mo-stål, ~450°C for CrMo, ~500°C for austenitisk SS. Over disse temperaturer kan krybebrudspændingen for 100,000h divideret med dens sikkerhedsfaktor være lavere end den tilladelige spænding baseret på flydespændingen.

Svejsesømsfaktoren (E eller z) tager højde for mulige svejsefejl:

E=1.0: Fuld radiografisk undersøgelse eller ultralydsundersøgelse af alle svejsninger
E=0.85: Stikprøvevis (delvis) radiografisk undersøgelse
E=0.7: Ingen volumetrisk NDE (kun visuel undersøgelse)

Den effektive tilladelige spænding = σ_allow × E. Brug af E=1.0 kræver mere NDE, men muliggør tyndere vægge.

Procedurerne beskrevet på denne side blev udviklet og felttestet af Vibromera-teamet ved hjælp af Balanset-1A, en bærbar tokanals afbalanceringsenhed og vibrationsanalysator til afbalancering af rotorer på stedet.

Tilladt spændingsberegner | ASME VIII / EN 13445 | Temperaturnedtrapning | Gratis værktøj