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Sollecitazione ammissibile per materiale
Calcola la sollecitazione ammissibile di progetto secondo ASME VIII Div.1 o EN 13445-3. Proprietà dipendenti dalla temperatura, controllo della rottura per scorrimento, fattore di efficienza del giunto saldato. Oltre 12 gradi di materiale.
Sollecitazione ammissibile di progettazione
EN 13445-3 (Acciai ferritici)
ASME VIII Div. 1
Derating della temperatura
Sia lo snervamento che l'UTS diminuiscono con la temperatura. Questo calcolatore utilizza curve di derating linearizzate basate sui dati EN 10028 / ASME II-D:
- Sotto i 100°C: le proprietà sono a valori di temperatura ambiente
- 100–400°C: riduzione graduale (lo snervamento diminuisce più velocemente rispetto all'UTS)
- Oltre i 400°C: riduzione significativa; può governare lo scorrimento viscoso
Regime di creep
Quando la temperatura di progetto supera la temperatura di inizio dello scorrimento viscoso, la sollecitazione di rottura dipendente dal tempo diventa determinante. Tipico inizio dello scorrimento viscoso:
| Tipo di materiale | Inizio dello scorrimento viscoso (°C) | Temperatura massima di progetto tipica |
|---|---|---|
| Acciaio al carbonio (S235, S355) | ~350 | 400 °C |
| Acciaio C-Mn da pressione (P265GH, P355GH) | ~380 | 450 °C |
| Acciaio al Mo (16Mo3) | ~400 | 500 °C |
| Acciaio CrMo (13CrMo4-5) | ~450 | 550 °C |
| 2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10) | ~470 | 600 °C |
| Acciaio inox austenitico (304, 316L) | ~500 | 700 °C |
Esempio pratico
Dato: P265GH, Rp(20)=265 MPa, Rm=410 MPa, T=250°C, saldatura E=1,0
Rp(250°C) ≈ 265 × 0,85 = 225,3 MPa (declassamento per temperatura)
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 (lo snervamento è determinante)
Con E=1,0: σ_allow = 150,2 MPa
Confronto dei materiali a temperatura ambiente
| 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 SS | 210 | 520 | 140 | 138 |
| Acciaio inossidabile 316L | 200 | 500 | 133 | 133 |
| 2205 Duplex | 450 | 620 | 258 | 177 |
⚠️ Nota: Questo calcolatore fornisce valori approssimativi per la progettazione preliminare. Verificare sempre con le tabelle dei codici (ASME II-D, EN 10028, EN 10222) per il tipo di materiale, la forma del prodotto, lo spessore e la temperatura specifici.
La tensione ammissibile è la tensione massima consentita in un componente in fase di progettazione. È la resistenza del materiale divisa per un coefficiente di sicurezza definito dal codice. Il suo utilizzo garantisce che il componente non ceda sotto carichi normali (o anomali), con un adeguato margine di sicurezza.
Codici diversi utilizzano coefficienti di sicurezza diversi, determinando tensioni ammissibili differenti per lo stesso materiale.
ASME VIII utilizza un coefficiente di sicurezza sulla UTS pari a 3.5 (era 4.0 prima del 2007), mentre EN 13445 utilizza 2.4. Ciò significa che ASME è più conservativo rispetto al criterio UTS. Entrambi, tuttavia, utilizzano 1.5 per lo snervamento.
Per i materiali ad alta resistenza in cui lo snervamento è determinante (ad es. S355, 2205), entrambi i codici forniscono risultati simili. Per i materiali a resistenza inferiore in cui la UTS è determinante, ASME è significativamente più conservativo.
Sia la resistenza allo snervamento sia la UTS diminuiscono all'aumentare della temperatura. La resistenza allo snervamento diminuisce più rapidamente. Al di sopra della temperatura di inizio dello scorrimento viscoso, la tensione di rottura dipendente dal tempo può diventare il criterio determinante.
Esempio: S355 a 400°C ha Rp ≈ 297 MPa (rispetto a 355 a RT), quindi la tensione ammissibile scende da 213 a ~173 MPa (EN).
Lo scorrimento viscoso è significativo al di sopra di: ~350°C per l'acciaio al carbonio, ~400°C per l'acciaio al Mo, ~450°C per CrMo, ~500°C per SS austenitico. Al di sopra di queste temperature, la tensione di rottura per scorrimento viscoso a 100.000h divisa per il relativo coefficiente di sicurezza può essere inferiore alla tensione ammissibile basata sullo snervamento.
Il coefficiente di efficienza del giunto saldato (E o z) tiene conto dei possibili difetti di saldatura:
- E=1,0: Esame radiografico o ultrasonoro completo di tutte le saldature
- E=0,85: Esame radiografico a campione (parziale)
- E=0,7: Nessun NDE volumetrico (solo visivo)
La tensione ammissibile effettiva = σ_allow × E. L'utilizzo di E=1,0 richiede più NDE ma consente pareti più sottili.
Le procedure descritte in questa pagina sono state sviluppate e collaudate sul campo dal team Vibromera utilizzando il Balanset-1A, un bilanciatore portatile a due canali e analizzatore di vibrazioni per l'equilibratura dei rotori in loco.
Strumenti professionali da campo. Utilizzati in oltre 50 paesi.
