En sectors industrials com la petroquímica, la generació d'energia i l'energia nuclear,A516 Grau 70és un dels acers al carboni més utilitzats per a recipients a pressió. S'utilitza habitualment en la fabricació d'equips crítics com calderes, dipòsits d'emmagatzematge i reactors. Aquests equips estan sotmesos a condicions de funcionament complexes, inclosa l'exposició prolongada a les fluctuacions de pressió i temperatura, i el seu funcionament segur depèn directament de la tensió admissible del material.
La tensió permesa fa referència a la tensió màxima que pot suportar un material sense fallar-com ara per deformació plàstica o fractura-, i serveix com a base bàsica per al disseny d'equips. Molts enginyers i tècnics consideren la tensió exacta permesa de l'A516 Grau 70 durant el disseny i la selecció del material. En realitat, aquest valor no és fix; depèn principalment de factors clau com la temperatura de funcionament i els estàndards aplicables. Aquest article proporciona una explicació detallada dels seus valors d'estrès. Si necessiteu comprar plaques d'acer A516 de grau 70 per al vostre projecte, poseu-vos en contacte amb nosaltres.
Estrès permès per a A516 grau 70
Prenent com a exemple l'estàndard ASME més utilitzat (l'estàndard internacional per a recipients a pressió):
A temperatura ambient (-20 a 100 graus F, aproximadament -29 a 38 graus), la tensió màxima permesa és de 20,0 ksi (aproximadament 137,9 MPa). A mesura que augmenta la temperatura de funcionament, la tensió admissible disminueix gradualment. Això es deu al fet que les altes temperatures provoquen una disminució de la resistència de l'acer, el que fa que no pugui suportar les càrregues d'estrès experimentades a temperatura ambient.
Per exemple, a 600 graus F (aproximadament . 316 graus), la tensió admissible baixa a 19,4 ksi (aproximadament . 133.8 MPa). A 1000 graus F (aproximadament . 538 graus), només és de 2,5 ksi (aproximadament . 17.2 MPa). Això també determina que el seu rang de temperatura aplicable normalment no supera els 1000 graus F (els requisits específics depenen dels estàndards aplicables de l'equip).
Lògica de càlcul
Per entendre l'estrès admissible, primer cal comprendre la seva lògica de càlcul. La tensió admissible s'obté dividint la tensió final del material (resistència elàstica o resistència a la tracció) pel factor de seguretat, utilitzant la fórmula: Tensió admissible=Tensió final ÷ Factor de seguretat.
Les propietats mecàniques de l'A516 grau 70 són la base d'aquests càlculs. Segons l'estàndard ASTM A516, el seu límit elàstic mínim és de 260 MPa (38 ksi) i la seva resistència a la tracció oscil·la entre 485 i 620 MPa (70 a 90 ksi). Aquest és l'origen de la denominació "Grau 70", que indica una resistència a la tracció mínima de 70 ksi.
Factor de seguretat
La selecció d'un factor de seguretat ha de tenir en compte la importància de l'equip i les seves condicions de funcionament, i en general segueix els requisits de normes com ASME:
Per als recipients a pressió d'acer al carboni, el factor de seguretat basat en la resistència a la fluència no sol ser inferior a 1,5–1,6, mentre que el factor de seguretat basat en la resistència a la tracció no és inferior a 3,0–4,0. La tensió final permesa es pren com el mínim dels dos valors calculats per garantir que l'equip tingui un marge de seguretat suficient. Per exemple, a temperatura ambient, el càlcul de la força elàstica dóna 260 MPa ÷ 1,6 ≈ 162,5 MPa i el càlcul de la resistència a la tracció dóna 485 MPa ÷ 3,0 ≈ 161,7 MPa; tanmateix, l'estàndard real especifica 137,9 MPa (20,0 ksi). Això es deu al fet que també s'han de tenir en compte factors pràctics com els processos de fabricació i la qualitat de la soldadura, reduint encara més l'estrès admissible per millorar la seguretat.
Factors que afecten l'estrès admissible
La temperatura de funcionament és el factor més crític que afecta la tensió admissible de l'A516 Grau 70. La resistència de l'acer disminueix a mesura que augmenta la temperatura i la velocitat de descens s'accelera significativament per sobre dels 300 graus; per tant, la tensió admissible s'ha d'ajustar en conseqüència amb la temperatura.
Segons l'estàndard ASME BPVC, s'especifica clarament la tensió admissible a diferents temperatures:
- Dins del rang de -20 a 300 graus F (aproximadament de -29 a 149 graus), la tensió admissible es manté constant a 20,0 ksi.
- A 600 graus F (aproximadament . 316 graus), disminueix a 19,4 ksi.
- A 700 graus F (aproximadament . 371 graus), disminueix a 18,1 ksi.
- A 850 graus F (aproximadament . 454 graus), disminueix a 9,3 ksi.
- Per sobre dels 850 graus F, la tensió admissible cau bruscament, baixant a 2,5 ksi a 1000 graus F.
En les aplicacions pràctiques, cal tenir en compte dos punts clau:
En primer lloc, la selecció de l'estrès admissible s'ha de basar en condicions de funcionament específiques; els valors de temperatura ambient no s'han d'aplicar a cegues. Per exemple, en condicions d'alta-temperatura, el gruix de la paret de l'equip s'ha de calcular utilitzant la tensió permesa corresponent a aquesta temperatura; en cas contrari, l'equip pot no tenir prou força.
En segon lloc, l'A516 Grau 70 és adequat principalment per a condicions de mitjana- i baixa-temperatura, mitja- i baixa-pressió. Si la temperatura de funcionament supera els 343 graus, es recomana prioritzar els acers resistents a altes-temperatura-com els aliatges Cr{-Mo per evitar situacions en què l'equip no compleix els requisits operatius a causa d'una tensió permesa excessivament baixa.
El valor de tensió permès bàsic per a l'A516 Grau 70 és de 20,0 ksi (137,9 MPa) a temperatura ambient, i els factors d'influència principals són la temperatura de funcionament i l'estàndard aplicable. Com més alta sigui la temperatura, menor serà l'estrès admissible. En comprendre aquest principi i combinar-lo amb les condicions de funcionament reals i els requisits estàndard de l'equip, podeu seleccionar amb precisió l'estrès admissible adequat. Això proporciona una base fiable per al disseny, la fabricació i el funcionament segurs dels recipients a pressió, evita la fallada de l'equip causada per una selecció inadequada d'estrès i garanteix la seguretat i l'estabilitat de la producció industrial.
Yuxin Steel proporciona un subministrament estable i-a llarg termini de plaques d'acer en diferents graus i especificacions. Si us plaucontacteu amb nosaltresper obtenir solucions detallades del projecte.
Pressuposts i suport tècnic gratuïts
