Kaj je dovoljena napetost?

Dovoljena napetost (σ_allow ali f ali S) je največja dovoljena napetost v konstrukciji. Je enaka trdnosti materiala, deljeni z varnostnim faktorjem, ki ga določajo predpisi o konstrukciji (npr. ASME VIII, EN 13445).

Kako se izračuna dovoljena napetost v skladu z ASME VIII?

ASME VIII Div.1: S = min(Rp0,2/1,5, Rm/3,5) pri sobni temperaturi. Pri povišanih temperaturah lahko prevladajo časovno odvisne (lezeče) lastnosti. Izdaja iz leta 2007 je zmanjšala faktor UTS s 4 na 3,5.

Kako se izračuna dovoljena napetost v skladu s standardom EN 13445?

EN 13445-3: f = min(Rp0,2/1,5, Rm/2,4) za feritna jekla. Za avstenitna jekla: f = max(Rp0,2/1,5, Rp1,0/1,2), vendar ≤ Rm/3. Temperaturno odvisne vrednosti iz EN 10028.

Kdaj postane lezenje pomembno?

Lezenje je znatno nad ~350 °C za ogljikovo jeklo, ~400 °C za nizkolegirano jeklo, ~450 °C za avstenitno nerjavno jeklo in ~500 °C za visokolegirano jeklo. Nad temi temperaturami časovno odvisna lomna napetost določa dovoljeno vrednost.

Kaj je učinkovitost varjenega spoja?

Izkoristek varjenega spoja (E ali z) zmanjša dovoljeno napetost na podlagi stopnje nerazgradljive kontrole: E=1,0 za popoln radiografski pregled, E=0,85 za točkovno radiografsko preiskavo, E=0,7 za nerazgradljivo kontrolo brez volumetrične kontrole. Upošteva morebitne napake varjenega spoja.

Brezplačno inženirsko orodje

Dovoljena napetost glede na material

Izračunajte dovoljeno projektno napetost v skladu z ASME VIII Div.1 ali EN 13445-3. Temperaturno odvisne lastnosti, preverjanje lezenja pri razpokanju, faktor učinkovitosti varjenega spoja. 12+ razredov materialov.

ASME VIIIEN 13445σ_dovoljenoPreverjanje lezenjaFaktor varjenja

Materialni razred

Koda oblikovanja

Projektna temperatura (°C)

Učinkovitost varjenega spoja

Vrsta obremenitve

Hitre prednastavitve

Dovoljena napetost pri načrtovanju

Dovoljena napetost σ_allow × E

—

Rp0,2(T) / Varnostni faktor

—

Rm (20 °C) / varnostni faktor

—

σ_dovol (pred faktorjem varjenja)

—

Vodilno merilo

—

Preverjanje območja lezenja

—

Dovoljeno glede na obremenitev

—

Lastnosti materiala pri T

—

EN 13445-3 (Feritna jekla)

ASME VIII, oddelek 1

Zmanjšanje temperature

Tako izkoristek kot ustrezna zmogljivost se zmanjšujeta s temperaturo. Ta kalkulator uporablja linearizirane krivulje zmanjševanja zmogljivosti na podlagi podatkov EN 10028 / ASME II-D:

Pod 100 °C: lastnosti so pri sobni temperaturi
100–400 °C: postopno zniževanje (izkoristek se hitreje zmanjšuje kot pri UTS)
Nad 400 °C: znatno zmanjšanje; lahko prevlada lezenje

Režim lezenja

Ko konstrukcijska temperatura preseže temperaturo začetka lezenja, prevlada časovno odvisna prelomna napetost. Tipičen začetek lezenja:

Vrsta materiala	Začetek lezenja (°C)	Tipična maksimalna zasnova T
Ogljikovo jeklo (S235, S355)	~350	400 °C
Tlak C-Mn (P265GH, P355GH)	~380	450 °C
Mo jeklo (16Mo3)	~400	500 °C
CrMo jeklo (13CrMo4-5)	~450	550 °C
2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10)	~470	600 °C
Avstenitna nerjavna jekla (304, 316L)	~500	700 °C

Praktični primer

Primer – P265GH pri 250 °C, EN 13445

Dano: P265GH, Rp(20)=265 MPa, Rm=410 MPa, T=250 °C, varilna trdnost E=1,0

Rp(250 °C) ≈ 265 × 0,85 = 225,3 MPa (znižanje nazivne moči zaradi temperature)

f_donos = 225,3 / 1,5 = 150,2 MPa

f_UTS = 410 / 2,4 = 170,8 MPa

f = min(150,2, 170,8) = 150,2 MPa (donos je odločilen)

Z E=1,0: σ_dovoli = 150,2 MPa

Primerjava materialov pri sobni temperaturi

Material	0,2 rupije	Prostor	f (SL)	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 nerjaveče jeklo	200	500	133	133
2205 Dupleks	450	620	258	177

⚠️ Opomba: Ta kalkulator ponuja približne vrednosti za predhodno načrtovanje. Vedno preverite z dejanskimi tabelami kod (ASME II-D, EN 10028, EN 10222) za vašo specifično vrsto materiala, obliko izdelka, debelino in temperaturo.

Dopustna napetost je največja napetost, dovoljena v projektiranem sestavnem delu. To je trdnost materiala, deljena z varnostnim faktorjem, določenim v predpisu. Njena uporaba zagotavlja, da sestavni del ne odpove pri normalni (ali nenormalni) obremenitvi, ob ustrezni varnostni rezervi.

Različni predpisi uporabljajo različne varnostne faktorje, kar pomeni različne dopustne napetosti za isti material.

ASME VIII uporablja varnostni faktor za UTS 3.5 (pred letom 2007 je bil 4.0), EN 13445 pa uporablja 2.4. To pomeni, da je ASME pri merilu UTS bolj konservativen. Vendar oba uporabljata 1.5 za mejo tečenja.

Pri materialih visoke trdnosti, pri katerih je odločilna meja tečenja (npr. S355, 2205), oba predpisa dajeta podobne rezultate. Pri materialih nižje trdnosti, pri katerih je odločilen UTS, je ASME bistveno bolj konservativen.

Meja tečenja in UTS se z naraščanjem temperature znižujeta. Meja tečenja se znižuje hitreje. Nad temperaturo začetka lezenja lahko časovno odvisna napetost porušitve postane odločilno merilo.

Primer: S355 pri 400°C ima Rp ≈ 297 MPa (v primerjavi s 355 pri RT), zato se dopustna napetost zniža z 213 na ~173 MPa (EN).

Lezenje je pomembno nad: ~350°C za ogljikovo jeklo, ~400°C za Mo jeklo, ~450°C za CrMo, ~500°C za avstenitno SS. Nad temi temperaturami je lahko napetost porušitve zaradi lezenja po 100.000h, deljena z ustreznim varnostnim faktorjem, nižja od dopustne napetosti na podlagi meje tečenja.

Koeficient učinkovitosti zvarnega spoja (E ali z) upošteva morebitne napake zvarov:

E=1.0: Popoln radiografski ali ultrazvočni pregled vseh zvarov
E=0.85: Točkovni (delni) radiografski pregled
E=0.7: Brez volumetričnega NDE (samo vizualni pregled)

Efektivna dopustna napetost = σ_allow × E. Uporaba E=1.0 zahteva več NDE, vendar omogoča tanjše stene.

Postopki, opisani na tej strani, so bili razviti in terensko preizkušeni s strani ekipe Vibromera z uporabo naprave Balanset-1A, prenosnega dvokanalnega uravnoteževalnika in analizatorja vibracij za uravnoteženje rotorjev na mestu uporabe.

Kalkulator dovoljene napetosti | ASME VIII / EN 13445 | Znižanje nazivne temperature | Brezplačno orodje