Ilmainen suunnittelutyökalu
Sallittu jännitys materiaalin mukaan
Laske suunnittelun sallittu jännitys ASME VIII Div.1:n tai EN 13445-3:n mukaisesti. Lämpötilasta riippuvat ominaisuudet, virumismurtumatarkistus, hitsausliitoksen hyötysuhdekerroin. Yli 12 materiaalilajia.
Suunnittelun sallittu jännitys
EN 13445-3 (Ferriittiset teräkset)
ASME VIII Div.1
Lämpötila-alennus
Sekä myötöraja että UTS pienenevät lämpötilan noustessa. Tämä laskin käyttää linearisoituja alenemiskäyriä, jotka perustuvat standardiin EN 10028 / ASME II-D:
- Alle 100 °C: ominaisuudet ovat huoneenlämmössä
- 100–400 °C: asteittainen lasku (myötöraja laskee nopeammin kuin UTS)
- Yli 400 °C:ssa: merkittävä väheneminen; viruminen voi hallita
Virumisalue
Kun suunnittelulämpötila ylittää virumisen alkamislämpötilan, ajasta riippuva murtojännitys on vallitseva. Tyypillinen virumisen alkamislämpötila:
| Materiaalityyppi | Virumisen alkamislämpötila (°C) | Tyypillinen enimmäissuunnittelulämpötila |
|---|---|---|
| Hiiliteräs (S235, S355) | ~350 | 400 °C |
| C-Mn-painesäiliöteräs (P265GH, P355GH) | ~380 | 450 °C |
| Mo-teräs (16Mo3) | ~400 | 500 °C |
| CrMo-teräs (13CrMo4-5) | ~450 | 550 °C |
| 2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10) | ~470 | 600 °C |
| Austeniittinen ruostumaton teräs (304, 316L) | ~500 | 700 °C |
Käytännön esimerkki
Annettu: P265GH, Rp(20) = 265 MPa, Rm = 410 MPa, lämpötila = 250 °C, hitsaussauman tehokkuuskerroin = 1,0
Rp(250°C) ≈ 265 × 0,85 = 225,3 MPa (lämpötilan mukainen alennus)
f_myötö = 225,3 / 1,5 = 150,2 MPa
f_UTS = 410 / 2,4 = 170,8 MPa
f = min(150,2; 170,8) = 150,2 MPa (myötölujuus määrää)
Kun E=1,0: σ_allow = 150,2 MPa
Materiaalien vertailu huoneenlämmössä
| Materiaali | 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 ruostumaton teräs | 200 | 500 | 133 | 133 |
| 2205 Duplex | 450 | 620 | 258 | 177 |
⚠️ Huomautus: Tämä laskuri antaa likimääräisiä arvoja alustavaa suunnittelua varten. Tarkista aina materiaalilajisi, tuotemuotosi, paksuutesi ja lämpötilasi varsinaisista standarditaulukoista (ASME II-D, EN 10028, EN 10222).
Sallittu jännitys on suunniteltavan osan suurin sallittu jännitys. Se on materiaalin lujuus jaettuna standardissa määritellyllä varmuuskertoimella. Sen käyttäminen varmistaa, ettei osa vaurioidu normaalissa (tai poikkeavassa) kuormituksessa ja että varmuusmarginaali on riittävä.
Eri standardit käyttävät eri varmuuskertoimia, joten ne antavat samalle materiaalille erilaisia sallittuja jännityksiä.
ASME VIII käyttää UTS:n varmuuskertoimena arvoa 3.5 (ennen vuotta 2007 arvo oli 4.0), kun taas EN 13445 käyttää arvoa 2.4. Tämä tarkoittaa, että ASME on konservatiivisempi UTS-kriteerin suhteen. Molemmat käyttävät kuitenkin myötölujuudelle arvoa 1.5.
Lujille materiaaleille, joiden kohdalla myötölujuus on määräävä (esim. S355, 2205), molemmat standardit antavat samankaltaiset tulokset. Matalamman lujuuden materiaaleille, joiden kohdalla UTS on määräävä, ASME on huomattavasti konservatiivisempi.
Sekä myötölujuus että UTS pienenevät lämpötilan noustessa. Myötölujuus pienenee nopeammin. Virumisen alkamislämpötilan yläpuolella ajasta riippuva murtumisjännitys voi tulla määrääväksi kriteeriksi.
Esimerkki: S355:n arvo lämpötilassa 400°C on Rp ≈ 297 MPa (verrattuna arvoon 355 RT:ssä), joten sallittu jännitys pienenee arvosta 213 arvoon ~173 MPa (EN).
Viruminen on merkittävää seuraavien lämpötilojen yläpuolella: ~350°C hiiliteräksellä, ~400°C Mo-teräksellä, ~450°C CrMo:lla, ~500°C austeniittisella SS:llä. Näiden lämpötilojen yläpuolella 100 000h:n virumismurtumislujuus jaettuna sen varmuuskertoimella voi olla pienempi kuin myötölujuuteen perustuva sallittu jännitys.
Hitsausliitoksen lujuuskerroin (E tai z) ottaa huomioon mahdolliset hitsausvirheet:
- E=1,0: Kaikkien hitsien täydellinen radiografinen tai ultraäänitarkastus
- E=0,85: Pistokoeluonteinen (osittainen) radiografinen tarkastus
- E=0,7: Ei tilavuuden kattavaa NDE-tarkastusta (vain silmämääräinen tarkastus)
Efektiivinen sallittu jännitys = σ_allow × E. Arvon E=1,0 käyttäminen edellyttää enemmän NDE-tarkastuksia mutta mahdollistaa ohuemmat seinämät.
Tällä sivulla kuvatut menetelmät on kehittänyt ja kenttätestannut Vibromera-tiimi Balanset-1A-laitteella, joka on kannettava kaksikanavainen tasapainotuslaite ja tärinäanalysaattori roottoreiden tasapainotukseen paikan päällä.
Ammattimaiset kenttälaitteet. Käytössä yli 50 maassa.
