כלי הנדסי חינמי
מאמץ מותר לפי חומר
חשב את המאמץ המותר לתכן לפי ASME VIII Div.1 או EN 13445-3. תכונות תלויות טמפרטורה, בדיקת קרע בזחילה, מקדם יעילות תפר ריתוך. 12+ דרגות חומר.
מאמץ מותר לתכן
EN 13445-3 (פלדות פריטיות)
ASME VIII Div.1
הפחתה עקב טמפרטורה
גם חוזק הכניעה וגם UTS פוחתים עם הטמפרטורה. מחשבון זה משתמש בעקומות הפחתה ליניאריות המבוססות על נתוני EN 10028 / ASME II-D:
- מתחת ל-100°C: התכונות הן בערכי טמפרטורת החדר
- 100–400°C: הפחתה הדרגתית (חוזק הכניעה יורד מהר יותר מ-UTS)
- מעל 400°C: הפחתה משמעותית; זחילה עשויה לשלוט
משטר זחילה
כאשר טמפרטורת התכן עולה על טמפרטורת תחילת הזחילה, מאמץ הקרע התלוי בזמן הוא הקריטריון השולט. תחילת זחילה אופיינית:
| סוג חומר | תחילת זחילה (°C) | T תכן מרבית אופיינית |
|---|---|---|
| פלדת פחמן (S235, S355) | ~350 | 400°C |
| פלדת לחץ C-Mn (P265GH, P355GH) | ~380 | 450°C |
| פלדת Mo (16Mo3) | ~400 | 500°C |
| פלדת CrMo (13CrMo4-5) | ~450 | 550°C |
| 2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10) | ~470 | 600°C |
| פלדה אל-חלד אוסטניטית (304, 316L) | ~500 | 700°C |
דוגמה מעשית
נתון: P265GH, Rp(20)=265 MPa, Rm=410 MPa, T=250°C, מקדם ריתוך E=1.0
Rp(250°C) ≈ 265 × 0.85 = 225.3 MPa (הפחתה עקב טמפרטורה)
f_yield = 225.3 / 1.5 = 150.2 MPa
f_UTS = 410 / 2.4 = 170.8 MPa
f = min(150.2, 170.8) = 150.2 MPa (קריטריון הכניעה שולט)
עם E=1.0: σ_allow = 150.2 MPa
השוואת חומרים בטמפרטורת החדר
| חומר | 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 |
⚠️ הערה: מחשבון זה מספק ערכים משוערים לתכנון ראשוני. יש לוודא תמיד עם טבלאות הקוד בפועל (ASME II-D, EN 10028, EN 10222) עבור דרגת החומר, צורת המוצר, העובי והטמפרטורה הספציפיים שלכם.
מאמץ מותר הוא המאמץ המרבי המותר ברכיב בתכנון. הוא חוזק החומר מחולק במקדם בטיחות המוגדר בתקן. השימוש בו מבטיח שהרכיב לא יכשל תחת העמסה רגילה (או חריגה), עם מרווח בטיחות מספק.
תקנים שונים משתמשים במקדמי בטיחות שונים, ולכן מתקבלים מאמצים מותרים שונים עבור אותו חומר.
ASME VIII משתמש במקדם בטיחות של 3.5 עבור UTS (היה 4.0 לפני 2007), ואילו EN 13445 משתמש ב-2.4. פירוש הדבר ש-ASME שמרני יותר ביחס לקריטריון UTS. עם זאת, שניהם משתמשים ב-1.5 עבור גבול הכניעה.
עבור חומרים בעלי חוזק גבוה שבהם גבול הכניעה הוא הקובע (למשל S355, 2205), שני התקנים נותנים תוצאות דומות. עבור חומרים בעלי חוזק נמוך יותר שבהם UTS הוא הקובע, ASME שמרני במידה ניכרת יותר.
גם גבול הכניעה וגם UTS יורדים עם עליית הטמפרטורה. גבול הכניעה יורד מהר יותר. מעל טמפרטורת תחילת הזחילה, מאמץ הקריעה התלוי בזמן עשוי להפוך לקריטריון הקובע.
דוגמה: ל-S355 ב-400°C יש Rp ≈ 297 MPa (לעומת 355 ב-RT), ולכן המאמץ המותר יורד מ-213 ל-~173 MPa (EN).
הזחילה משמעותית מעל: ~350°C עבור פלדת פחמן, ~400°C עבור פלדת Mo, ~450°C עבור CrMo, ~500°C עבור SS אוסטניטי. מעל טמפרטורות אלה, מאמץ הקריעה בזחילה ל-100,000h, מחולק במקדם הבטיחות שלו, עשוי להיות נמוך מהמאמץ המותר המבוסס על גבול הכניעה.
יעילות חיבור הריתוך (E או z) מביאה בחשבון פגמי ריתוך אפשריים:
- E=1.0: בדיקה רדיוגרפית או אולטרסונית מלאה של כל הריתוכים
- E=0.85: בדיקה רדיוגרפית נקודתית (חלקית)
- E=0.7: ללא NDE נפחי (בדיקה חזותית בלבד)
המאמץ המותר האפקטיבי = σ_allow × E. שימוש ב-E=1.0 דורש יותר NDE אך מאפשר דפנות דקות יותר.
ההליכים המתוארים בעמוד זה פותחו ונבדקו בשטח על ידי צוות Vibromera באמצעות ה-Balanset-1A, מאזן דו-ערוצי נייד ומנתח רטט לאיזון רוטורים באתר העבודה.
מכשירי שטח מקצועיים. בשימוש ביותר מ-50 מדינות.
