Tillåten spänning för ASTM A333 Grad 6-rör: Designvärden och regler

Vad är tillåten stress?

Tillåten påkänning är den maximala påkänning som ett material kan bära under lång-drift samtidigt som det behåller en säkerhetsmarginal mot att vika och brista. Den ställs in av designkoden, inte av materialleverantören, och den utgör grunden för vägg-tjocklek och tryck-beräkningar för rörledningar och tryckkärl. För kolstålrör med låg-temperatur som ASTM A333 Grade 6 måste den tillåtna spänningen läsas från kodtabellen för designtemperaturen.

Materialgrunderna för A333 Grade 6

ASTM A333 Grade 6 är ett sömlöst eller svetsat rör av dödat-kolstål med en lägsta sträckgräns på 240 MPa och en lägsta draghållfasthet på 415 MPa. Den är Charpy-slagtestad vid -45 grader Celsius, vilket kvalificerar den för kall drift ner till den temperaturen. Kvaliteten används i stor utsträckning för processrör med låg-temperatur, anslutningsledningar för lagringstankar, värmeväxlare och kylsystem.

Tillåtna stressvärden

I ASME-systemet är den grundläggande tillåtna spänningen den minsta av en tredjedel av den lägsta draghållfastheten och två tredjedelar av den lägsta sträckgränsen vid rumstemperatur. För A333 Grade 6 är en tredjedel av 415 MPa cirka 138 MPa och två tredjedelar av 240 MPa är 160 MPa, så draghållningskriteriet styr och det tabellerade värdet i ASME B31.3 Tabell A-1 och ASME Sektion II Del D är 20 000 MPa, cirka 8 psi. Kinesiska tryckrörs- och kärlkoder, såsom GB/T 20801 och GB 150, publicerar en jämförbar tillåten spänning vid rumstemperatur på cirka 135 MPa för samma material.

Temperatureffekter och regler för låg-temperatur

Tillåten stress är en funktion av temperaturen. Vid förhöjda temperaturer minskar värdet när styrkan sjunker, och kodtabellerna måste läsas vid den faktiska designtemperaturen. För kall drift är den viktiga gränsen inte den tillåtna spänningen utan den lägsta designmetalltemperaturen. A333 Grade 6 är slagtestad vid -45 grader Celsius; under den temperaturen kräver koden en utvärdering-för varje-fall, ytterligare slagtester eller ett annat material som A333 Grade 3. I praktisk lågtemperaturdesign är det tillåtna spänningsvärdet vanligtvis det styrande för kolstål.

Hur man tillämpar värdet i design

I ASME B31.3 beräknas den minsta erforderliga väggtjockleken för inre tryck med den grundläggande tillåtna spänningen S från Tabell A-1, tillsammans med konstruktionstrycket, ytterdiametern och fog- och gjutkvalitetsfaktorerna. Designern väljer designtemperaturen och läser av motsvarande S-värde och tillämpar sedan kodformeln. För kinesisk koddesign används motsvarande tillåtna stresstabell i GB/T 20801 på samma sätt. I båda systemen måste rörstandarden A333 eller SA-333 anges i materialspecifikationen så att brukscertifikatet stämmer överens med det kodlistade materialet.

Vanliga missuppfattningar

Tillåten spänning är inte en väsentlig egenskap som är tryckt på brukscertifikatet; det är ett kod-härlett designvärde. Säkerhetsfaktorn tillämpas inte som en enkel multiplikator på 0,4 som ibland ses i förenklad litteratur; ASME-värdet härleds från draghållfastheten dividerad med 3 vid rumstemperatur. Den tillåtna spänningen minskar inte gradvis under -45 grader Celsius; den styrande gränsen vid mycket låga temperaturer är den lägsta designmetalltemperaturen och anslagstestet-, inte en fallande tillåten spänning. Slutligen bör rumstemperaturvärdet inte användas blint vid 300 grader Celsius, där kodtabellen redan visar en lägre siffra.

Vanliga frågor

Vilken är den tillåtna spänningen för A333 Grade 6-rör?

I ASME B31.3 Tabell A-1 är den tillåtna spänningen i rumstemperatur för SA-333 Grade 6 20 000 psi, cirka 138 MPa. Kinesiska koder listar cirka 135 MPa.

Hur härleds värdet på 138 MPa?

Det är en tredjedel av den minsta draghållfastheten på 415 MPa. Sträckhållfasthetskriteriet på två tredjedelar av 240 MPa ger 160 MPa, så draghållfasthetskriteriet styr.

Förändras tillåten stress med temperaturen?

Ja. Läs av värdet från kodtabellen vid designtemperaturen. För kolstål minskar förhöjda temperaturer den tillåtna spänningen; för kall service är det vanligtvis omgivningsvärdet som styr.

Kan A333 Grade 6 användas under -45 grader Celsius?

Inte som standard katalogobjekt. Charpy-kvalifikationen är på -45 grader Celsius, så kallare service kräver fallutvärdering eller en högre legeringsgrad som A333 Grade 3.

Vad är säkerhetsfaktorn bakom ASME-värdet?

Vid rumstemperatur använder den grundläggande tillåtna spänningen den lägsta draghållfastheten dividerat med 3, med två-tredjedelars-av-avkastningskriteriet kontrollerade parallellt.

Varför skiljer sig ASME- och GB-värdena?

Kinesiska tryckkoder tillämpar sina egna säkerhetsfaktorer och temperaturtabeller, som ger cirka 135 MPa för samma material vid omgivningstemperatur.