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材料別の許容応力
ASME VIII Div.1またはEN 13445-3に準拠した設計許容応力を計算します。温度依存特性、クリープ破断チェック、溶接継手効率係数。12種類以上の材料グレードに対応。
設計許容応力
EN 13445-3（フェライト鋼）
ASME VIII 第1部
温度ディレーティング
降伏点とUTSはどちらも温度とともに低下します。この計算機は、EN 10028 / ASME II-Dデータに基づく線形化されたディレーティング曲線を使用します。
- 100℃未満：特性は室温の値です
- 100～400℃：徐々に減少（UTSよりも降伏速度が速い）
- 400℃以上：大幅な減少；クリープが支配的となる可能性がある
クリープ状態
設計温度がクリープ開始温度を超えると、時間依存の破断応力が支配的になります。典型的なクリープ開始温度：
| 素材の種類 | クリープ開始温度（°C） | 典型的な最大設計温度 |
|---|---|---|
| 炭素鋼（S235、S355） | ~350 | 400℃ |
| C-Mn圧力（P265GH、P355GH） | ~380 | 450℃ |
| Mo鋼（16Mo3） | ~400 | 500℃ |
| CrMo鋼（13CrMo4-5） | ~450 | 550℃ |
| 2¼Cr-1Mo（10CrMo9-10） | ~470 | 600℃ |
| オーステナイト系ステンレス鋼（304、316L） | ~500 | 700℃ |
計算例
条件： P265GH、Rp(20)=265 MPa、Rm=410 MPa、T=250°C、溶接E=1.0
Rp(250°C) ≈ 265 × 0.85 = 225.3 MPa (温度による定格低下)
f_yield = 225.3 ÷ 1.5 = 150.2 MPa
f_UTS = 410 ÷ 2.4 = 170.8 MPa
f = 最小値(150.2, 170.8) = 150.2 MPa （降伏点が支配的）
E=1.0の場合: σ_allow = 150.2 MPa
室温での材料比較
| 材料 | 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ステンレス鋼 | 200 | 500 | 133 | 133 |
| 2205 デュプレックス | 450 | 620 | 258 | 177 |
⚠️ 注意： この計算機は予備設計の概算値を提供します。具体的な材料グレード、製品形状、厚さ、温度については、必ず実際の規格表（ASME II-D、EN 10028、EN 10222）でご確認ください。
許容応力は、設計対象の部品に許される最大応力です。材料の強度を規格で定められた安全係数で除したものです。許容応力を用いることで、十分な安全余裕を確保し、通常 (または異常)の荷重下で部品が破損しないようにします。
規格ごとに異なる安全係数が用いられるため、同じ材料でも許容応力は異なります。
ASME VIIIはUTSに対して3.5の安全係数を使用します (2007年より前は4.0)が、EN 13445は2.4を使用します。これは、UTSの基準についてはASMEのほうが保守的であることを意味します。ただし、どちらも降伏に対しては1.5を使用します。
降伏が支配する高強度材料 (例: S355, 2205)では、両規格で同様の結果が得られます。UTSが支配する低強度材料では、ASMEは大幅に保守的です。
降伏強度とUTSはいずれも温度の上昇に伴って低下します。降伏強度のほうが速く低下します。クリープ開始温度を超えると、時間依存の破断応力が支配的な判定基準になる場合があります。
例: S355の400°Cでの値はRp ≈ 297 MPa (RTでの355に対して)であるため、許容応力は213から~173 MPaへ低下します (EN)。
クリープは、炭素鋼では~350°C、Mo鋼では~400°C、CrMoでは~450°C、オーステナイト系SSでは~500°Cを超えると顕著になります。これらの温度を超えると、100,000hのクリープ破断応力をその安全係数で除した値が、降伏に基づく許容応力より低くなる場合があります。
溶接継手効率 (Eまたはz)は、潜在的な溶接欠陥を考慮するためのものです:
- E=1.0: すべての溶接部を対象とする全面的な放射線検査または超音波検査
- E=0.85: スポット (部分的な)放射線検査
- E=0.7: 体積検査によるNDEなし (目視検査のみ)
実効許容応力 = σ_allow × E。E=1.0を用いる場合は、より多くのNDEが必要になりますが、壁をより薄くすることができます。
このページで説明されている手順は、Vibromeraチームが、現場でのロータバランシング用ポータブル2チャンネルバランサー兼振動アナライザーであるBalanset-1Aを使用して開発し、実地試験を行ったものです。
プロフェッショナル向けフィールド機器。50か国以上で使用されています。
