Căng thẳng cho phép là gì?
Ứng suất cho phép là ứng suất tối đa mà vật liệu có thể chịu đựng trong quá trình sử dụng{0}}lâu dài trong khi vẫn duy trì giới hạn an toàn chống lại hiện tượng chảy xệ và đứt. Nó được thiết lập theo mã thiết kế chứ không phải bởi nhà cung cấp vật liệu và tạo thành cơ sở cho các tính toán định mức-độ dày và áp suất-của tường cho đường ống và bình chịu áp lực. Đối với ống thép cacbon có nhiệt độ-thấp chẳng hạn như ASTM A333 Cấp 6, ứng suất cho phép phải được đọc từ bảng mã cho nhiệt độ thiết kế.
Cơ sở vật chất của A333 Lớp 6
ASTM A333 Cấp 6 là ống hàn hoặc ống liền mạch bằng thép cacbon-có độ bền chảy tối thiểu là 240 MPa và độ bền kéo tối thiểu là 415 MPa. Nó đã được thử nghiệm va đập Charpy ở -45 độ C, đủ điều kiện để sử dụng ở nhiệt độ lạnh tới nhiệt độ đó. Loại này được sử dụng rộng rãi cho đường ống xử lý nhiệt độ thấp, đường nối bể chứa, bộ trao đổi nhiệt và hệ thống làm lạnh.
| Tài sản | Yêu cầu A333 lớp 6 |
|---|---|
| Sức mạnh năng suất, tối thiểu | 240 MPa (35.000 psi) |
| Độ bền kéo, tối thiểu | 415 MPa (60.000 psi) |
| Thử nghiệm tác động Charpy | Ở -45 độ C (-50 độ F) |
| Hàm lượng cacbon | Tối đa 0,30% |
| Hàm lượng mangan | 0.29-1.06% |
Giá trị ứng suất cho phép
Trong hệ thống ASME, ứng suất cơ bản cho phép là giá trị nhỏ hơn 1/3 độ bền kéo tối thiểu và 2/3 cường độ chảy tối thiểu ở nhiệt độ phòng. Đối với A333 Cấp 6, một phần ba của 415 MPa là khoảng 138 MPa và hai phần ba của 240 MPa là 160 MPa, do đó, tiêu chí độ bền kéo chi phối và giá trị được lập bảng trong ASME B31.3 Bảng A{15}}1 và ASME Mục II Phần D là 20.000 psi, khoảng 138 MPa. Các mã đường ống và tàu áp lực của Trung Quốc, chẳng hạn như GB/T 20801 và GB 150, công bố ứng suất cho phép ở nhiệt độ phòng tương đương khoảng 135 MPa đối với cùng một vật liệu.
| Hệ thống mã | Căng thẳng cho phép xung quanh | cơ sở |
|---|---|---|
| ASME B31.3 / ASME BPVC Phần II Phần D | 20,0 ksi, khoảng 138 MPa | Độ bền kéo tối thiểu chia cho 3 |
| Dòng GB/T 20801 / GB 150 | Khoảng 135 MPa | Hệ số an toàn và bảng nhiệt độ theo mã Trung Quốc |
Hiệu ứng nhiệt độ và quy tắc nhiệt độ-thấp
Ứng suất cho phép là một hàm của nhiệt độ. Ở nhiệt độ cao, giá trị giảm khi cường độ giảm và bảng mã phải được đọc ở nhiệt độ thiết kế thực tế. Đối với dịch vụ nguội, giới hạn quan trọng không phải là ứng suất cho phép mà là nhiệt độ kim loại thiết kế tối thiểu. A333 Cấp 6 được thử nghiệm va đập ở nhiệt độ -45 độ C; dưới nhiệt độ đó, mã yêu cầu đánh giá-từng{10}}trường hợp cụ thể, thử nghiệm tác động bổ sung hoặc vật liệu khác chẳng hạn như A333 Cấp 3. Trong thiết kế nhiệt độ thấp thực tế, giá trị ứng suất cho phép của môi trường xung quanh thường là giá trị chi phối đối với thép cacbon.
Cách áp dụng giá trị trong thiết kế
Trong ASME B31.3, độ dày thành tối thiểu cần thiết cho áp suất bên trong được tính toán với ứng suất cơ bản cho phép S từ Bảng A-1, cùng với áp suất thiết kế, đường kính ngoài và hệ số chất lượng mối nối và vật đúc. Người thiết kế lựa chọn nhiệt độ thiết kế và đọc giá trị S tương ứng, sau đó áp dụng công thức mã. Đối với thiết kế mã Trung Quốc, bảng ứng suất cho phép tương ứng tính bằng GB/T 20801 cũng được sử dụng theo cách tương tự. Trong cả hai hệ thống, tiêu chuẩn ống A333 hoặc SA-333 phải được đặt tên trong thông số kỹ thuật vật liệu để chứng chỉ nhà máy khớp với vật liệu được liệt kê trong mã.
Những quan niệm sai lầm phổ biến
Ứng suất cho phép không phải là đặc tính vật liệu được in trên giấy chứng nhận nhà máy; đó là giá trị thiết kế bắt nguồn từ mã. Hệ số an toàn không được áp dụng dưới dạng hệ số nhân 0,4 như đôi khi thấy trong tài liệu đơn giản hóa; giá trị ASME được lấy từ độ bền kéo chia cho 3 ở nhiệt độ phòng. Ứng suất cho phép không giảm dần xuống dưới -45 độ C; giới hạn quản lý ở nhiệt độ rất thấp là nhiệt độ kim loại thiết kế tối thiểu và yêu cầu kiểm tra tác động-, chứ không phải ứng suất rơi cho phép. Cuối cùng, không nên sử dụng giá trị nhiệt độ phòng một cách mù quáng ở 300 độ C, nơi bảng mã đã liệt kê số thấp hơn.
Câu hỏi thường gặp
Ứng suất cho phép của ống A333 cấp 6 là bao nhiêu?
Trong ASME B31.3 Bảng A-1, ứng suất cho phép ở nhiệt độ phòng đối với SA-333 Cấp 6 là 20.000 psi, khoảng 138 MPa. Danh sách mã Trung Quốc khoảng 135 MPa.
Giá trị 138 MPa được tính như thế nào?
Nó bằng một phần ba độ bền kéo tối thiểu 415 MPa. Tiêu chí độ bền chảy-của 2/3 của 240 MPa cho ra 160 MPa, do đó tiêu chí độ bền kéo sẽ chi phối.
Ứng suất cho phép có thay đổi theo nhiệt độ không?
Đúng. Đọc giá trị từ bảng mã ở nhiệt độ thiết kế. Đối với thép cacbon, nhiệt độ tăng cao làm giảm ứng suất cho phép; đối với dịch vụ lạnh, giá trị môi trường xung quanh thường chi phối.
Có thể sử dụng A333 Cấp 6 dưới -45 độ C không?
Không phải là một mục danh mục tiêu chuẩn. Tiêu chuẩn Charpy ở -45 độ C, vì vậy dịch vụ lạnh hơn cần đánh giá theo trường hợp hoặc loại hợp kim cao hơn như A333 Cấp 3.
Yếu tố an toàn đằng sau giá trị ASME là gì?
Ở nhiệt độ phòng, ứng suất cơ bản cho phép sử dụng độ bền kéo tối thiểu chia cho 3, với tiêu chí năng suất được kiểm tra song song hai-phần ba-của-hiệu suất.
Tại sao giá trị ASME và GB lại khác nhau?
Mã áp suất của Trung Quốc áp dụng các hệ số an toàn và bảng nhiệt độ riêng, mang lại khoảng 135 MPa cho cùng một vật liệu ở nhiệt độ môi trường.