What is allowable stress?

Allowable stress (σ_allow or f or S) is the maximum stress permitted in a design. It equals material strength divided by a safety factor defined by the design code (e.g. ASME VIII, EN 13445).

How is allowable stress calculated per ASME VIII?

ASME VIII Div.1: S = min(Rp0.2/1.5, Rm/3.5) at room temperature. At elevated temperatures, time-dependent (creep) properties may govern. The 2007 edition reduced the UTS factor from 4 to 3.5.

How is allowable stress calculated per EN 13445?

EN 13445-3: f = min(Rp0.2/1.5, Rm/2.4) for ferritic steels. For austenitic: f = max(Rp0.2/1.5, Rp1.0/1.2) but ≤ Rm/3. Temperature-dependent values from EN 10028.

When does creep become important?

Creep is significant above ~350°C for carbon steel, ~400°C for low-alloy, ~450°C for austenitic stainless, ~500°C for high-alloy. Above these temperatures, time-dependent rupture stress governs the allowable.

What is weld joint efficiency?

Weld joint efficiency (E or z) reduces allowable stress based on NDE level: E=1.0 for full radiographic examination, E=0.85 for spot RT, E=0.7 for no volumetric NDE. It accounts for potential weld defects.

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依材料查詢許用應力

依據 ASME VIII Div.1 或 EN 13445-3 計算設計許用應力。溫度相關特性、蠕變斷裂檢查、焊接接頭效率係數。12 種以上材料等級。

ASME VIIIEN 13445σ_allow蠕變檢查焊接係數

材料等級

設計規範

設計溫度 (°C)

焊接接頭效率

負荷類型

快速預設

設計許用應力

許用應力 σ_allow × E

—

Rp0.2(T) / 安全係數

—

Rm(20°C) / 安全係數

—

σ_allow（焊前）

—

控制準則

—

蠕變範圍檢查

—

負載調整後之許用應力

—

溫度 T 下之材料特性

—

EN 13445-3（鐵素體鋼）

ASME VIII Div.1

溫度降額

降伏強度與抗拉強度均隨溫度升高而降低。本計算機採用基於 EN 10028 / ASME II-D 資料之線性化降額曲線：

低於 100°C：特性維持室溫數值
100–400°C：逐漸降低（降伏強度下降速度快於抗拉強度）
高於 400°C：顯著降低；蠕變可能成為控制因素

蠕變區間

當設計溫度超過蠕變起始溫度時，時間相依之破斷應力成為控制因素。典型蠕變起始溫度：

材料類型	蠕變起始溫度 (°C)	典型最高設計溫度
碳鋼 (S235, S355)	~350	400°C
碳錳壓力容器鋼 (P265GH, P355GH)	~380	450°C
鉬鋼 (16Mo3)	~400	500°C
鉻鉬鋼 (13CrMo4-5)	~450	550°C
2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10)	~470	600°C
奧氏體不鏽鋼 (304, 316L)	~500	700°C

實務範例

範例 — P265GH 於 250°C，EN 13445

已知： P265GH, Rp(20)=265 MPa, Rm=410 MPa, T=250°C, 焊合係數 E=1.0

Rp(250°C) ≈ 265 × 0.85 = 225.3 MPa（溫度降額）

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 （降伏強度控制）

當 E=1.0 時：σ_allow = 150.2 MPa

室溫下材料比較

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 不鏽鋼	210	520	140	138
316L 不鏽鋼	200	500	133	133
2205 雙相鋼	450	620	258	177

⚠️ 注意： 本計算機提供初步設計的近似值。請務必根據您的特定材料等級、產品形式、厚度及溫度，查閱實際規範表格（ASME II-D、EN 10028、EN 10222）進行驗證。