Darmowe narzędzie inżynieryjne
Dopuszczalne naprężenie według materiału
Oblicz dopuszczalne naprężenia projektowe zgodnie z normą ASME VIII Div.1 lub EN 13445-3. Właściwości zależne od temperatury, kontrola pełzania, współczynnik sprawności złącza spawanego. Ponad 12 gatunków materiałów.
Dopuszczalne naprężenie projektowe
EN 13445-3 (Stale ferrytyczne)
ASME VIII Dział 1
Obniżenie wartości ze względu na temperaturę
Zarówno granica plastyczności, jak i UTS maleją wraz z temperaturą. Ten kalkulator wykorzystuje liniowe krzywe redukcji wartości dopuszczalnych w oparciu o dane z norm EN 10028 / ASME II-D:
- Poniżej 100°C: właściwości podano w temperaturze pokojowej
- 100–400°C: stopniowa redukcja (granica plastyczności spada szybciej niż UTS)
- Powyżej 400°C: znaczna redukcja; może występować zjawisko pełzania
Reżim pełzania
Gdy temperatura projektowa przekracza temperaturę początku pełzania, decydujące znaczenie ma zależne od czasu naprężenie zrywające. Typowy początek pełzania:
| Rodzaj materiału | Początek pełzania (°C) | Typowa maksymalna temperatura projektu |
|---|---|---|
| Stal węglowa (S235, S355) | ~350 | 400°C |
| Stal ciśnieniowa C-Mn (P265GH, P355GH) | ~380 | 450°C |
| Stal molibdenowa (16Mo3) | ~400 | 500°C |
| Stal CrMo (13CrMo4-5) | ~450 | 550°C |
| 2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10) | ~470 | 600°C |
| Stal austenityczna (304, 316L) | ~500 | 700°C |
Przykład praktyczny
Biorąc pod uwagę: P265GH, Rp(20)=265 MPa, Rm=410 MPa, T=250°C, współczynnik złącza spawanego E=1,0
Rp(250°C) ≈ 265 × 0,85 = 225,3 MPa (obniżenie wartości znamionowych ze względu na temperaturę)
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 (granica plastyczności rządzi)
Przy E=1,0: σ_allow = 150,2 MPa
Porównanie materiałów w temperaturze pokojowej
| Materiał | 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 |
| stal nierdzewna 304 | 210 | 520 | 140 | 138 |
| Stal nierdzewna 316L | 200 | 500 | 133 | 133 |
| 2205 Duplex | 450 | 620 | 258 | 177 |
⚠️ Uwaga: Ten kalkulator podaje przybliżone wartości dla wstępnego projektu. Zawsze należy weryfikować je z rzeczywistymi tabelami norm (ASME II-D, EN 10028, EN 10222) dla konkretnego gatunku materiału, formy produktu, grubości i temperatury.
Naprężenie dopuszczalne to maksymalne naprężenie dozwolone w projektowanym elemencie. Jest to wytrzymałość materiału podzielona przez współczynnik bezpieczeństwa określony w normie. Jego stosowanie zapewnia, że element nie ulegnie uszkodzeniu pod normalnym (lub nietypowym) obciążeniem, przy odpowiednim zapasie bezpieczeństwa.
Różne normy stosują różne współczynniki bezpieczeństwa, co prowadzi do różnych naprężeń dopuszczalnych dla tego samego materiału.
ASME VIII stosuje współczynnik bezpieczeństwa dla UTS równy 3.5 (przed 2007 wynosił 4.0), natomiast EN 13445 stosuje 2.4. Oznacza to, że ASME jest bardziej zachowawcze w odniesieniu do kryterium UTS. Jednak obie normy stosują 1.5 dla granicy plastyczności.
Dla materiałów o wysokiej wytrzymałości, dla których decyduje granica plastyczności (np. S355, 2205), obie normy dają podobne wyniki. Dla materiałów o niższej wytrzymałości, dla których decyduje UTS, ASME jest znacznie bardziej zachowawcze.
Zarówno granica plastyczności, jak i UTS maleją wraz ze wzrostem temperatury. Granica plastyczności maleje szybciej. Powyżej temperatury początku pełzania naprężenie powodujące zerwanie, zależne od czasu, może stać się kryterium decydującym.
Przykład: S355 przy 400°C ma Rp ≈ 297 MPa (w porównaniu z 355 przy RT), więc naprężenie dopuszczalne spada z 213 do ~173 MPa (EN).
Pełzanie ma istotne znaczenie powyżej: ~350°C dla stali węglowej, ~400°C dla stali Mo, ~450°C dla CrMo, ~500°C dla austenitycznej SS. Powyżej tych temperatur naprężenie powodujące zerwanie wskutek pełzania po 100 000h, podzielone przez odpowiedni współczynnik bezpieczeństwa, może być niższe niż naprężenie dopuszczalne wyznaczone na podstawie granicy plastyczności.
Współczynnik wytrzymałości złącza spawanego (E lub z) uwzględnia potencjalne niezgodności spawalnicze:
- E=1,0: Pełne badanie radiograficzne lub ultradźwiękowe wszystkich spoin
- E=0,85: Wyrywkowe (częściowe) badanie radiograficzne
- E=0,7: Bez objętościowych badań NDE (tylko badanie wizualne)
Efektywne naprężenie dopuszczalne = σ_allow × E. Zastosowanie E=1,0 wymaga większego zakresu NDE, ale pozwala na cieńsze ścianki.
Procedury opisane na tej stronie zostały opracowane i przetestowane w warunkach terenowych przez zespół Vibromera przy użyciu urządzenia Balanset-1A, przenośnego dwukanałowego balansera i analizatora drgań do wyważania wirników na miejscu.
Profesjonalne urządzenia terenowe. Używane w ponad 50 krajach.
