V priemyselných odvetviach, ako je petrochémia, výroba energie a jadrová energia,A516 Stupeň 70je jednou z najpoužívanejších uhlíkových ocelí pre tlakové nádoby. Bežne sa používa pri výrobe kritických zariadení, ako sú kotly, skladovacie nádrže a reaktory. Takéto zariadenie je vystavené zložitým prevádzkovým podmienkam vrátane dlhodobého vystavenia kolísaniu tlaku a teploty a jeho bezpečná prevádzka priamo závisí od prípustného namáhania materiálu.
Prípustné napätie sa vzťahuje na maximálne namáhanie, ktoré môže materiál vydržať bez zlyhania-ako je plastická deformácia alebo zlom{1}} a slúži ako základ pre návrh zariadenia. Mnoho inžinierov a technikov zvažuje presné prípustné namáhanie A516 triedy 70 počas návrhu a výberu materiálu. V skutočnosti táto hodnota nie je pevná; závisí predovšetkým od kľúčových faktorov, akými sú prevádzková teplota a platné normy. Tento článok poskytuje podrobné vysvetlenie jeho stresových hodnôt. Ak potrebujete pre svoj projekt zakúpiť oceľové dosky triedy 70 A516, kontaktujte nás.
Prípustné napätie pre A516 stupeň 70
Ako príklad uvedieme najčastejšie používanú normu ASME (medzinárodná norma pre tlakové nádoby):
Pri okolitých teplotách (-20 až 100 stupňov F, približne -29 až 38 stupňov) je maximálne povolené napätie 20,0 ksi (približne 137,9 MPa). Pri zvyšovaní prevádzkovej teploty sa prípustné napätie postupne znižuje. Je to preto, že vysoké teploty spôsobujú pokles pevnosti ocele, takže oceľ nie je schopná odolať namáhaniu pri okolitých teplotách.
Napríklad pri 600 stupňoch F (približne . 316 stupňa ) prípustné napätie klesne na 19,4 ksi (približne . 133.8 MPa). Pri teplote 1 000 stupňov F (približne . 538 stupňa ) je to len 2,5 ksi (približne . 17.2 MPa). To tiež určuje, že jeho použiteľný teplotný rozsah zvyčajne nepresahuje 1000 stupňov F (špecifické požiadavky závisia od príslušných noriem zariadenia).
Výpočtová logika
Aby sme pochopili prípustné napätie, musíme najprv pochopiť jeho výpočtovú logiku. Prípustné napätie sa získa vydelením konečného napätia materiálu (medza klzu alebo pevnosti v ťahu) bezpečnostným faktorom pomocou vzorca: Prípustné napätie=Konečné napätie ÷ Faktor bezpečnosti.
Mechanické vlastnosti A516 triedy 70 tvoria základ týchto výpočtov. Podľa normy ASTM A516 je jej minimálna medza klzu 260 MPa (38 ksi) a jej pevnosť v ťahu sa pohybuje od 485 do 620 MPa (70 až 90 ksi). Odtiaľ pochádza označenie „Grade 70“, ktoré označuje minimálnu pevnosť v ťahu 70 ksi.
Bezpečnostný faktor
Výber bezpečnostného faktora musí zohľadňovať dôležitosť zariadenia a jeho prevádzkových podmienok a vo všeobecnosti sa riadi požiadavkami noriem, ako je ASME:
Pre tlakové nádoby z uhlíkovej ocele nie je bezpečnostný faktor na základe medze klzu zvyčajne nižší ako 1,5–1,6, zatiaľ čo bezpečnostný faktor založený na pevnosti v ťahu nie je nižší ako 3,0–4,0. Konečné prípustné napätie sa berie ako minimum z dvoch vypočítaných hodnôt, aby sa zabezpečila dostatočná bezpečnostná rezerva zariadenia. Napríklad pri izbovej teplote sa z výpočtu medze klzu získa 260 MPa ÷ 1,6 ≈ 162,5 MPa a z výpočtu pevnosti v ťahu sa získa 485 MPa ÷ 3,0 ≈ 161,7 MPa; skutočná norma však špecifikuje 137,9 MPa (20,0 ksi) . Je to preto, že treba brať do úvahy aj praktické faktory, ako sú výrobné procesy a kvalita zvaru, čím sa ďalej znižuje prípustné napätie na zvýšenie bezpečnosti.
Faktory ovplyvňujúce prípustný stres
Prevádzková teplota je najkritickejším faktorom ovplyvňujúcim dovolené napätie triedy A516 70. Pevnosť ocele klesá so stúpajúcou teplotou a rýchlosť poklesu sa výrazne zrýchľuje nad 300 stupňov; preto musí byť prípustné napätie prispôsobené teplote.
Podľa normy ASME BPVC je dovolené napätie pri rôznych teplotách jasne špecifikované:
- V rozsahu od -20 do 300 stupňov F (približne -29 až 149 stupňov) zostáva prípustné napätie konštantné na 20,0 ksi.
- Pri 600 stupňoch F (približne . 316 stupňoch ) klesá na 19,4 ksi.
- Pri teplote 700 stupňov F (približne . 371 stupňa ) klesá na 18,1 ksi.
- Pri teplote 850 stupňov F (približne . 454 stupňa ) klesá na 9,3 ksi.
- Nad 850 stupňov F prípustné napätie prudko klesá a klesá na 2,5 ksi pri 1 000 stupňoch F.
V praktických aplikáciách je potrebné poznamenať dva kľúčové body:
Po prvé, výber prípustného napätia musí byť založený na konkrétnych prevádzkových podmienkach; hodnoty pre izbovú teplotu by sa nemali aplikovať slepo. Napríklad v podmienkach vysokej-teploty sa hrúbka steny zariadenia musí vypočítať pomocou prípustného napätia zodpovedajúceho danej teplote; v opačnom prípade môže zariadenie postrádať dostatočnú pevnosť.
Po druhé, A516 Grade 70 je primárne vhodný pre stredné- a nízke-teploty, stredné- a nízke-tlaky. Ak prevádzková teplota presiahne 343 stupňov , odporúča sa uprednostniť ocele odolné voči vysokým-teplotám-, ako sú napríklad zliatiny Cr-Mo, aby ste sa vyhli situáciám, keď zariadenie nespĺňa prevádzkové požiadavky v dôsledku príliš nízkeho povoleného namáhania.
Základná prípustná hodnota napätia pre A516 Grade 70 je 20,0 ksi (137,9 MPa) pri izbovej teplote, pričom primárne ovplyvňujúce faktory sú prevádzková teplota a príslušná norma. Čím vyššia je teplota, tým nižšie je prípustné napätie. Pochopením tohto princípu a jeho kombináciou so skutočnými prevádzkovými podmienkami a štandardnými požiadavkami zariadenia môžete presne vybrať vhodné prípustné namáhanie. To poskytuje spoľahlivý základ pre bezpečný návrh, výrobu a prevádzku tlakových nádob, zabraňuje poruchám zariadení spôsobeným nesprávnym výberom napätia a zaisťuje bezpečnosť a stabilitu priemyselnej výroby.
Yuxin Steel poskytuje dlhodobé-stabilné dodávky oceľových plechov v rôznych stupňoch a špecifikáciách. Prosímkontaktujte náspre detailné projektové riešenia.
Bezplatné cenové ponuky a technická podpora
