ابزار مهندسی رایگان
تنش مجاز بر اساس جنس
محاسبه تنش مجاز طراحی بر اساس ASME VIII Div.1 یا EN 13445-3. خواص وابسته به دما، بررسی خزش و پارگی، ضریب راندمان اتصال جوش. بیش از ۱۲ گرید مواد.
تنش مجاز طراحی
EN 13445-3 (فولادهای فریتی)
ASME VIII بخش ۱
کاهش خواص با افزایش دما
هم بازده و هم UTS با دما کاهش می‌یابند. این محاسبه‌گر از منحنی‌های کاهش درجه‌بندی خطی‌شده بر اساس داده‌های EN 10028 / ASME II-D استفاده میکند:
- زیر ۱۰۰ درجه سانتیگراد: خواص در دمای اتاق هستند
- ۱۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتیگراد: کاهش تدریجی (کاهش بازده سریع‌تر از UTS)
- بالاتر از ۴۰۰ درجه سانتیگراد: کاهش قابل توجه؛ خزش ممکن است مؤثر باشد
رژیم خزش
وقتی دمای طراحی از دمای شروع خزش بیشتر شود، تنش گسیختگی وابسته به زمان حاکم میشود. شروع خزش معمول:
| نوع ماده | شروع خزش (°C) | حداکثر دمای معمول طراحی |
|---|---|---|
| فولاد کربنی (S235، S355) | ~350 | ۴۰۰ درجه سانتیگراد |
| فشار کربن-منگنز (P265GH، P355GH) | ~380 | ۴۵۰ درجه سانتیگراد |
| فولاد مولیبدن (16Mo3) | ~400 | ۵۰۰ درجه سانتیگراد |
| فولاد CrMo (13CrMo4-5) | ~450 | ۵۵۰ درجه سانتیگراد |
| 2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10) | ~470 | ۶۰۰ درجه سانتیگراد |
| فولاد ضد زنگ آستنیتی (304، 316L) | ~500 | ۷۰۰ درجه سانتیگراد |
مثال عملی
با توجه به: P265GH، Rp(20)=265 مگاپاسکال، Rm=410 مگاپاسکال، T=250°C، جوش E=1.0
Rp(250°C) ≈ 265 × 0.85 = 225.3 MPa (کاهش خواص در دما)
f_yield = 225.3 / 1.5 = ۱۵۰.۲ مگاپاسکال
f_UTS = ۴۱۰ / ۲.۴ = ۱۷۰.۸ مگاپاسکال
f = min(150.2, 170.8) = ۱۵۰.۲ مگاپاسکال (بازده تعیینکننده است)
با E=1.0: σ_allow = ۱۵۰.۲ مگاپاسکال
مقایسه مواد در دمای اتاق
| مواد | 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 SS | 210 | 520 | 140 | 138 |
| 316L SS | 200 | 500 | 133 | 133 |
| 2205 Duplex | 450 | 620 | 258 | 177 |
⚠️ توجه: این محاسبه‌گر مقادیر تقریبی برای طراحی اولیه را ارائه میدهد. همیشه با جداول کد واقعی (ASME II-D، EN 10028، EN 10222) برای درجه مواد خاص، فرم محصول، ضخامت و دمای مورد نظر خود، مطابقت دهید.
تنش مجاز، بیشترین تنش مجاز در یک جزء طراحی‌شده است. این مقدار برابر است با استحکام ماده تقسیم بر ضریب ایمنی تعریف‌شده در کد. استفاده از آن تضمین میکند که جزء تحت بارگذاری عادی (یا غیرعادی)، با حاشیهٔ ایمنی کافی دچار خرابی نمی‌شود.
کدهای مختلف از ضرایب ایمنی متفاوتی استفاده می‌کنند که به تنش‌های مجاز متفاوت برای یک مادهٔ یکسان منجر میشود.
ASME VIII برای UTS از ضریب ایمنی 3.5 استفاده میکند (پیش از 2007 برابر با 4.0 بود)، در حالی که EN 13445 از 2.4 استفاده میکند. این یعنی ASME در معیار UTS محافظه‌کارانه‌تر است. با این حال، هر دو برای تسلیم از 1.5 استفاده می‌کنند.
برای مواد با استحکام بالا که تسلیم در آن‌ها حاکم است (مانند S355، 2205)، هر دو کد نتایج مشابهی ارائه می‌دهند. برای مواد با استحکام کمتر که UTS در آن‌ها حاکم است، ASME به‌طور قابل توجهی محافظه‌کارانه‌تر است.
هم استحکام تسلیم و هم UTS با افزایش دما کاهش می‌یابند. استحکام تسلیم سریع‌تر کاهش می‌یابد. بالاتر از دمای شروع خزش، تنش گسیختگی وابسته به زمان ممکن است به معیار حاکم تبدیل شود.
مثال: S355 در 400°C دارای Rp ≈ 297 MPa است (در مقایسه با 355 در RT)، بنابراین تنش مجاز از 213 به ~173 MPa (EN) کاهش می‌یابد.
خزش بالاتر از این دماها قابل توجه است: ~350°C برای فولاد کربنی، ~400°C برای فولاد Mo، ~450°C برای CrMo، ~500°C برای SS آستنیتی. بالاتر از این دماها، تنش گسیختگی خزشی 100,000h پس از تقسیم بر ضریب ایمنی آن ممکن است از تنش مجاز مبتنی بر تسلیم کمتر باشد.
ضریب کارایی اتصال جوشی (E یا z) عیوب احتمالی جوش را در نظر میگیرد:
- E=1.0: بازرسی کامل رادیوگرافی یا فراصوتی تمام جوش‌ها
- E=0.85: بازرسی رادیوگرافی موضعی (جزئی)
- E=0.7: بدون NDE حجمی (فقط بازرسی چشمی)
تنش مجاز مؤثر = σ_allow × E. استفاده از E=1.0 به NDE بیشتری نیاز دارد، اما امکان استفاده از دیواره‌های نازک‌تر را فراهم میکند.
روش‌های شرح داده‌شده در این صفحه توسط تیم Vibromera و با استفاده از Balanset-1A توسعه یافته و در محل آزمایش شده‌اند؛ این دستگاه یک بالانسر دو کاناله و آنالایزر ارتعاش قابل‌حمل برای بالانس کردن روتور در محل است.
ابزارهای میدانی حرفه‌ای. مورد استفاده در بیش از ۵۰ کشور.
