Τι είναι η επιτρεπόμενη τάση;

Η επιτρεπόμενη τάση (σ_allow ή f ή S) είναι η μέγιστη επιτρεπόμενη τάση σε ένα σχέδιο. Ισούται με την αντοχή του υλικού διαιρούμενη με έναν συντελεστή ασφαλείας που ορίζεται από τον κώδικα σχεδιασμού (π.χ. ASME VIII, EN 13445).

Πώς υπολογίζεται η επιτρεπόμενη τάση σύμφωνα με το ASME VIII;

ASME VIII Div.1: S = min(Rp0.2/1.5, Rm/3.5) σε θερμοκρασία δωματίου. Σε υψηλές θερμοκρασίες, ενδέχεται να υπερισχύουν οι ιδιότητες ερπυσμού που εξαρτώνται από τον χρόνο. Η έκδοση του 2007 μείωσε τον συντελεστή UTS από 4 σε 3,5.

Πώς υπολογίζεται η επιτρεπόμενη τάση σύμφωνα με το πρότυπο EN 13445;

EN 13445-3: f = min(Rp0.2/1.5, Rm/2.4) για φερριτικούς χάλυβες. Για ωστενιτικούς: f = max(Rp0.2/1.5, Rp1.0/1.2) αλλά ≤ Rm/3. Τιμές που εξαρτώνται από τη θερμοκρασία από το EN 10028.

Πότε το ερπυσμό γίνεται σημαντικό;

Ο ερπυσμός είναι σημαντικός πάνω από ~350°C για τον ανθρακούχο χάλυβα, ~400°C για τον χαμηλό κράμα, ~450°C για τον ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα και ~500°C για τον υψηλό κράμα. Πάνω από αυτές τις θερμοκρασίες, η χρονικά εξαρτώμενη τάση ρήξης διέπει το επιτρεπόμενο.

Τι είναι η απόδοση της συγκόλλησης;

Η απόδοση της συγκόλλησης (E ή z) μειώνει την επιτρεπόμενη τάση με βάση το επίπεδο μη επιτρεπόμενης έκθεσης σε δυσμενή συμπίεση (NDE): E=1,0 για πλήρη ακτινογραφική εξέταση, E=0,85 για σημειακή θερμοκρασία, E=0,7 για μη ογκομετρική μη επιτρεπόμενη έκθεση σε δυσμενή συμπίεση (NDE). Λαμβάνει υπόψη πιθανά ελαττώματα συγκόλλησης.

Δωρεάν εργαλείο μηχανικής

Επιτρεπόμενη τάση ανά υλικό

Υπολογισμός επιτρεπόμενης τάσης σχεδιασμού σύμφωνα με το ASME VIII Div.1 ή το EN 13445-3. Ιδιότητες που εξαρτώνται από τη θερμοκρασία, έλεγχος ρήξης ερπυσμού, συντελεστής απόδοσης συγκόλλησης. 12+ ποιότητες υλικών.

ASME VIIIΕΝ 13445σ_επιτρέπωΈλεγχος ερπυσμούΣυντελεστής συγκόλλησης

Υλικός βαθμός

Κώδικας Σχεδιασμού

Θερμοκρασία σχεδιασμού (°C)

Αποδοτικότητα συγκόλλησης

Τύπος φορτίου

Γρήγορες προεπιλογές

Επιτρεπόμενη τάση σχεδιασμού

Επιτρεπόμενη τάση σ_allow × E

—

Rp0.2(T) / Συντελεστής ασφαλείας

—

Rm (20°C) / Συντελεστής ασφαλείας

—

σ_allow (πριν από τον συντελεστή συγκόλλησης)

—

Κυβερνών Κριτήριο

—

Έλεγχος εμβέλειας ερπυσμού

—

Επιτρεπόμενο φορτίο-ρυθμισμένο

—

Ιδιότητες Υλικών στο T

—

EN 13445-3 (Φερριτικοί Χάλυβες)

ASME VIII Τμήμα 1

Υποβάθμιση θερμοκρασίας

Τόσο το όριο διαρροής όσο και η αντοχή εφελκυσμού (UTS) μειώνονται με τη θερμοκρασία. Αυτή η αριθμομηχανή χρησιμοποιεί γραμμικοποιημένες καμπύλες απομείωσης που βασίζονται σε δεδομένα EN 10028 / ASME II-D:

Κάτω από 100°C: οι ιδιότητες είναι σε τιμές θερμοκρασίας δωματίου
100–400°C: σταδιακή μείωση (η απόδοση μειώνεται ταχύτερα από το UTS)
Άνω των 400°C: σημαντική μείωση. Η θερμοκρασία ερπυσμού μπορεί να επηρεάσει

Καθεστώς έρπουσας

Όταν η θερμοκρασία σχεδιασμού υπερβαίνει τη θερμοκρασία έναρξης ερπυσμού, κυριαρχεί η χρονικά εξαρτώμενη τάση ρήξης. Τυπική έναρξη ερπυσμού:

Τύπος υλικού	Έναρξη ερπυσμού (°C)	Τυπικό Max Design T
Χάλυβας άνθρακα (S235, S355)	~350	400 °C
Πίεση C-Mn (P265GH, P355GH)	~380	450 °C
Χάλυβας Mo (16Mo3)	~400	500 °C
Χάλυβας CrMo (13CrMo4-5)	~450	550 °C
2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10)	~470	600 °C
Ωστενιτικό SS (304, 316L)	~500	700 °C

Πρακτικό παράδειγμα

Παράδειγμα — P265GH στους 250°C, EN 13445

Δεδομένο: P265GH, Rp(20)=265 MPa, Rm=410 MPa, T=250°C, συγκόλληση E=1,0

Rp(250°C) ≈ 265 × 0,85 = 225,3 MPa (υποβάθμιση για τη θερμοκρασία)

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

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

f = ελάχιστο(150,2, 170,8) = 150,2 MPa (η απόδοση κυβερνά)

Με E=1.0: σ_allow = 150,2 MPa

Σύγκριση υλικών σε θερμοκρασία δωματίου

Υλικό	0,2 ρουπίες	Περιοχή	f (EN)	S (ASME)
S235JR	235	360	150	103
S355JR	355	510	213	146
P265GH	265	410	171	117
P355GH	355	490	204	140
16Μο3	280	450	187	129
13CrMo4-5	295	460	192	131
10CrMo9-10	275	450	183	129
304 SS	210	520	140	138
Ανοξείδωτο χάλυβα 316L	200	500	133	133
2205 Διπλή Μονάδα	450	620	258	177

⚠️ Σημείωση: Αυτή η αριθμομηχανή παρέχει κατά προσέγγιση τιμές για τον προκαταρκτικό σχεδιασμό. Να επαληθεύετε πάντα με τους πραγματικούς πίνακες κωδικών (ASME II-D, EN 10028, EN 10222) για την συγκεκριμένη ποιότητα υλικού, τη μορφή του προϊόντος, το πάχος και τη θερμοκρασία.

Η επιτρεπόμενη τάση είναι η μέγιστη τάση που επιτρέπεται σε ένα εξάρτημα κατά τον σχεδιασμό. Είναι η αντοχή του υλικού διαιρεμένη με έναν συντελεστή ασφαλείας που ορίζεται από τον κανονισμό. Η χρήση της διασφαλίζει ότι το εξάρτημα δεν θα αστοχήσει υπό κανονική (ή μη κανονική) φόρτιση, με επαρκές περιθώριο ασφαλείας.

Διαφορετικοί κανονισμοί χρησιμοποιούν διαφορετικούς συντελεστές ασφαλείας, οδηγώντας σε διαφορετικές επιτρεπόμενες τάσεις για το ίδιο υλικό.

Ο ASME VIII χρησιμοποιεί συντελεστή ασφαλείας 3.5 για την UTS (ήταν 4.0 πριν από το 2007), ενώ το EN 13445 χρησιμοποιεί 2.4. Αυτό σημαίνει ότι ο ASME είναι πιο συντηρητικός ως προς το κριτήριο της UTS. Ωστόσο, και οι δύο χρησιμοποιούν 1.5 για το όριο διαρροής.

Για υλικά υψηλής αντοχής στα οποία το όριο διαρροής είναι καθοριστικό (π.χ. S355, 2205), οι δύο κανονισμοί δίνουν παρόμοια αποτελέσματα. Για υλικά χαμηλότερης αντοχής στα οποία η UTS είναι καθοριστική, ο ASME είναι σημαντικά πιο συντηρητικός.

Τόσο το όριο διαρροής όσο και η UTS μειώνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Το όριο διαρροής μειώνεται ταχύτερα. Πάνω από τη θερμοκρασία έναρξης ερπυσμού, η τάση θραύσης που εξαρτάται από τον χρόνο μπορεί να γίνει το καθοριστικό κριτήριο.

Παράδειγμα: Ο S355 στους 400°C έχει Rp ≈ 297 MPa (έναντι 355 σε RT), επομένως η επιτρεπόμενη τάση μειώνεται από 213 σε ~173 MPa (EN).

Ο ερπυσμός είναι σημαντικός πάνω από: ~350°C για ανθρακούχο χάλυβα, ~400°C για χάλυβα Mo, ~450°C για CrMo, ~500°C για ωστενιτικό SS. Πάνω από αυτές τις θερμοκρασίες, η τάση θραύσης λόγω ερπυσμού για 100.000h, διαιρεμένη με τον συντελεστή ασφαλείας της, μπορεί να είναι χαμηλότερη από την επιτρεπόμενη τάση που βασίζεται στο όριο διαρροής.

Ο συντελεστής απόδοσης συγκολλητής σύνδεσης (E ή z) λαμβάνει υπόψη πιθανά ελαττώματα της συγκόλλησης:

E=1.0: Πλήρης ακτινογραφικός ή υπερηχητικός έλεγχος όλων των συγκολλήσεων
E=0.85: Δειγματοληπτικός (μερικός) ακτινογραφικός έλεγχος
E=0.7: Χωρίς ογκομετρικό NDE (μόνο οπτικός έλεγχος)

Η ενεργός επιτρεπόμενη τάση = σ_allow × E. Η χρήση E=1.0 απαιτεί περισσότερο NDE, αλλά επιτρέπει λεπτότερα τοιχώματα.

Οι διαδικασίες που περιγράφονται σε αυτή τη σελίδα αναπτύχθηκαν και δοκιμάστηκαν επιτόπου από την ομάδα της Vibromera με χρήση του Balanset-1A, ενός φορητού δικάναλου ζυγοσταθμιστή και αναλυτή δονήσεων για επιτόπια ζυγοστάθμιση ρότορα.

Υπολογιστής επιτρεπόμενης τάσης | ASME VIII / EN 13445 | Υποβάθμιση θερμοκρασίας | Δωρεάν εργαλείο