Gratis technisch hulpmiddel
Toelaatbare spanning per materiaal
Bereken de toelaatbare ontwerpspanning volgens ASME VIII Div.1 of EN 13445-3. Temperatuurafhankelijke eigenschappen, kruipbreukcontrole, lasnaadefficiëntiefactor. 12+ materiaalgraden.
Toelaatbare ontwerpspanning
EN 13445-3 (Ferritische staalsoorten)
ASME VIII Div. 1
Temperatuurreductie
Zowel de vloeigrens als de treksterkte nemen af met de temperatuur. Deze calculator maakt gebruik van gelineariseerde waardeverlagingscurves gebaseerd op EN 10028 / ASME II-D-gegevens:
- Beneden 100 °C: eigenschappen gelden voor waarden bij kamertemperatuur.
- 100–400 °C: geleidelijke afname (de vloeigrens daalt sneller dan de treksterkte)
- Boven 400 °C: aanzienlijke reductie; kruip kan doorslaggevend zijn.
Kruipregime
Wanneer de ontwerptemperatuur de kruipbegintemperatuur overschrijdt, is de tijdsafhankelijke breukspanning bepalend. Typische kruipbegintemperatuur:
| Materiaalsoort | Kruipbegin (°C) | Typische maximale ontwerptemperatuur |
|---|---|---|
| Koolstofstaal (S235, S355) | ~350 | 400 °C |
| C-Mn drukvat (P265GH, P355GH) | ~380 | 450 °C |
| Mo-staal (16Mo3) | ~400 | 500 °C |
| CrMo-staal (13CrMo4-5) | ~450 | 550 °C |
| 2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10) | ~470 | 600 °C |
| Austenitisch roestvrij staal (304, 316L) | ~500 | 700 °C |
Praktisch voorbeeld
Gegeven: P265GH, Rp(20)=265 MPa, Rm=410 MPa, T=250°C, las E=1,0
Rp(250°C) ≈ 265 × 0,85 = 225,3 MPa (gecorrigeerd voor temperatuur)
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 (vloeigrens is maatgevend)
Met E=1,0: σ_allow = 150,2 MPa
Materiaalvergelijking bij kamertemperatuur
| Materiaal | 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 RVS | 210 | 520 | 140 | 138 |
| 316L roestvrij staal | 200 | 500 | 133 | 133 |
| 2205 Duplex | 450 | 620 | 258 | 177 |
⚠️ Let op: Deze calculator geeft benaderende waarden voor een voorlopig ontwerp. Controleer de waarden altijd met de daadwerkelijke normen (ASME II-D, EN 10028, EN 10222) voor uw specifieke materiaalkwaliteit, productvorm, dikte en temperatuur.
De toelaatbare spanning is de maximale spanning die in een te ontwerpen component is toegestaan. Deze is gelijk aan de materiaalsterkte gedeeld door een in de norm vastgelegde veiligheidsfactor. Het gebruik ervan zorgt ervoor dat de component bij normale (of abnormale) belasting niet bezwijkt, met een voldoende veiligheidsmarge.
Verschillende normen gebruiken verschillende veiligheidsfactoren, waardoor voor hetzelfde materiaal verschillende toelaatbare spanningen gelden.
ASME VIII gebruikt een veiligheidsfactor van 3.5 voor UTS (vóór 2007 was dit 4.0), terwijl EN 13445 een factor van 2.4 gebruikt. Dit betekent dat ASME conservatiever is wat betreft het UTS-criterium. Beide gebruiken echter 1.5 voor de vloeigrens.
Voor materialen met hoge sterkte waarbij de vloeigrens bepalend is (bijv. S355, 2205), geven beide normen vergelijkbare resultaten. Voor materialen met lagere sterkte waarbij UTS bepalend is, is ASME aanzienlijk conservatiever.
Zowel de vloeigrens als UTS nemen af bij stijgende temperatuur. De vloeigrens neemt sneller af. Boven de temperatuur waarbij kruip begint, kan de tijdsafhankelijke breukspanning het bepalende criterium worden.
Voorbeeld: S355 heeft bij 400°C Rp ≈ 297 MPa (tegenover 355 bij RT), waardoor de toelaatbare spanning daalt van 213 naar ~173 MPa (EN).
Kruip is van belang boven: ~350°C voor koolstofstaal, ~400°C voor Mo-staal, ~450°C voor CrMo, ~500°C voor austenitisch SS. Boven deze temperaturen kan de kruipbreukspanning voor 100.000h, gedeeld door de bijbehorende veiligheidsfactor, lager zijn dan de toelaatbare spanning op basis van de vloeigrens.
De lasnaadfactor (E of z) houdt rekening met mogelijke lasfouten:
- E=1,0: Volledig radiografisch of ultrasoon onderzoek van alle lassen
- E=0,85: Steekproefsgewijs (gedeeltelijk) radiografisch onderzoek
- E=0,7: Geen volumetrische NDE (alleen visueel)
De effectieve toelaatbare spanning = σ_allow × E. Het gebruik van E=1,0 vereist meer NDE, maar maakt dunnere wanden mogelijk.
De procedures die op deze pagina worden beschreven, zijn ontwikkeld en in het veld getest door het Vibromera-team met behulp van de Balanset-1A, een draagbaar tweekanaals balanceerapparaat en trillingsanalysator voor het balanceren van rotoren ter plaatse.
Professionele veldinstrumenten. Gebruikt in meer dan 50 landen.
