Vad är tillåten spänning?

Tillåten spänning (σ_allow eller f eller S) är den maximala spänningen som tillåts i en konstruktion. Den är lika med materialhållfastheten dividerad med en säkerhetsfaktor som definieras av konstruktionsnormen (t.ex. ASME VIII, EN 13445).

Hur beräknas tillåten spänning enligt ASME VIII?

ASME VIII Div.1: S = min(Rp0,2/1,5, Rm/3,5) vid rumstemperatur. Vid förhöjda temperaturer kan tidsberoende (krypnings-) egenskaper styra. 2007 års utgåva reducerade UTS-faktorn från 4 till 3,5.

Hur beräknas tillåten spänning enligt EN 13445?

EN 13445-3: f = min(Rp0,2/1,5, Rm/2,4) för ferritiska stål. För austenitiska: f = max(Rp0,2/1,5, Rp1,0/1,2) men ≤ Rm/3. Temperaturberoende värden från EN 10028.

När blir kryp viktigt?

Krypningen är betydande över ~350 °C för kolstål, ~400 °C för låglegerat stål, ~450 °C för austenitiskt rostfritt stål och ~500 °C för höglegerat stål. Över dessa temperaturer styr tidsberoende brottspänning det tillåtna.

Vad är svetsfogeffektivitet?

Svetsfogens effektivitet (E eller z) minskar tillåten spänning baserat på NDE-nivå: E=1,0 för fullständig radiografisk undersökning, E=0,85 för punkt-RT, E=0,7 för ingen volumetrisk NDE. Den tar hänsyn till potentiella svetsfel.

Gratis tekniskt verktyg

Tillåten spänning per material

Beräkna konstruktionsmässigt tillåten spänning enligt ASME VIII Div.1 eller EN 13445-3. Temperaturberoende egenskaper, krypbrottskontroll, svetsfogseffektivitetsfaktor. 12+ materialkvaliteter.

ASME VIIIEN 13445σ_tillåtetKrypkontrollSvetsfaktor

Materialkvalitet

Designkod

Designtemperatur (°C)

Svetsfogens effektivitet

Lasttyp

Snabbförinställningar

Designtillåten spänning

Tillåten spänning σ_allow × E

—

Rp0,2(T) / Säkerhetsfaktor

—

Rm(20°C) / Säkerhetsfaktor

—

σ_allow (före svetsfaktor)

—

Styrande kriterium

—

Kontroll av krypningsområde

—

Lastjusterad tillåten spänning

—

Materialegenskaper vid T

—

EN 13445-3 (Ferritiska stål)

ASME VIII Div.1

Temperaturreducering

Både sträckgränsen och UTS minskar med temperaturen. Denna kalkylator använder linjäriserade reduktionskurvor baserade på EN 10028 / ASME II-D-data:

Under 100°C: egenskaperna har rumstemperaturvärden
100–400°C: gradvis minskning (sträckgränsen sjunker snabbare än UTS)
Över 400°C: betydande minskning; krypning kan styra

Krypningsregim

När konstruktionstemperaturen överstiger krypstarttemperaturen styr tidsberoende brottspänning. Typisk krypstart:

Materialtyp	Krypningsstart (°C)	Typisk maximal designtemperatur
Kolstål (S235, S355)	~350	400 °C
C-Mn-tryckkärlsstål (P265GH, P355GH)	~380	450 °C
Mo-stål (16Mo3)	~400	500 °C
CrMo-stål (13CrMo4-5)	~450	550 °C
2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10)	~470	600 °C
Austenitiskt rostfritt stål (304, 316L)	~500	700 °C

Praktiskt exempel

Exempel — P265GH vid 250°C, EN 13445

Givetvis: P265GH, Rp(20)=265 MPa, Rm=410 MPa, T=250°C, svets E=1,0

Rp(250°C) ≈ 265 × 0,85 = 225,3 MPa (temperaturreducering)

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 (sträckgränsen styr)

Med E=1,0: σ_allow = 150,2 MPa

Materialjämförelse vid rumstemperatur

Material	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 rostfritt stål	200	500	133	133
2205 Duplex	450	620	258	177

⚠️ Obs: Denna kalkylator ger ungefärliga värden för preliminär design. Kontrollera alltid med de faktiska kodetabellerna (ASME II-D, EN 10028, EN 10222) för din specifika materialkvalitet, produktform, tjocklek och temperatur.

Tillåten spänning är den högsta spänning som tillåts i en konstruktionskomponent. Den är materialets hållfasthet dividerad med en säkerhetsfaktor som definieras av regelverket. Användningen av den säkerställer att komponenten inte havererar vid normal (eller onormal) belastning, med en tillräcklig säkerhetsmarginal.

Olika regelverk använder olika säkerhetsfaktorer, vilket ger olika tillåtna spänningar för samma material.

ASME VIII använder en säkerhetsfaktor för UTS på 3.5 (den var 4.0 före 2007), medan EN 13445 använder 2.4. Det innebär att ASME är mer konservativ enligt UTS-kriteriet. Båda använder dock 1.5 för sträckgränsen.

För höghållfasta material där sträckgränsen är dimensionerande (t.ex. S355, 2205) ger båda regelverken liknande resultat. För material med lägre hållfasthet där UTS är dimensionerande är ASME betydligt mer konservativ.

Både sträckgränsen och UTS minskar med temperaturen. Sträckgränsen minskar snabbare. Över den temperatur där krypning börjar kan tidsberoende brottspänning bli det dimensionerande kriteriet.

Exempel: S355 vid 400°C har Rp ≈ 297 MPa (jämfört med 355 vid RT), så den tillåtna spänningen sjunker från 213 till ~173 MPa (EN).

Krypning är betydande över: ~350°C för kolstål, ~400°C för Mo-stål, ~450°C för CrMo, ~500°C för austenitiskt SS. Över dessa temperaturer kan krypbrottspänningen vid 100 000h dividerad med sin säkerhetsfaktor vara lägre än den tillåtna spänningen baserad på sträckgränsen.

Svetsfaktorn (E eller z) tar hänsyn till möjliga svetsdefekter:

E=1,0: Fullständig radiografisk provning eller ultraljudsprovning av alla svetsar
E=0,85: Radiografisk stickprovsprovning (partiell)
E=0,7: Ingen volymetrisk NDE (endast visuell kontroll)

Den effektiva tillåtna spänningen = σ_allow × E. Användning av E=1,0 kräver mer NDE men medger tunnare väggar.

Procedurerna som beskrivs på den här sidan utvecklades och fälttestades av Vibromera-teamet med hjälp av Balanset-1A, en bärbar tvåkanalig balanserare och vibrationsanalysator för rotorbalansering på plats.

Kalkylator för tillåten spänning | ASME VIII / EN 13445 | Temperaturnedklassning | Gratis verktyg