הבנת כוח רבילי היא קריטית לתכנון בטוח ויעיל של כלי לחץ וטנקים. מבנים אלה מחויבים המכילים נוזלים או גזים בלחץ הרבה מעל ambient, לעתים קרובות תחת טמפרטורות קיצוניות ותנאים קורוזיים.היכולת של החומר להתנגד לכוחות Tenile ללא חישובים קבועים או קרע קובע ישירות את האמינות כלי השיט, חיי השירות, ואת שולי הבטיחות.

הגנה על כוח Tensile: Yield לעומת האולטימטיבי

כוח Tensile נמדד כלחץ המקסימלי חומר יכול לעמוד בעוד הוא מתוח או נמשך לפני שפורץ. בהקשרים הנדסיים, שני ערכים נפרדים הם קריטיים:

  • (FLT:0) חיזוקי: FLT:1 הלחץ שבו חומר מתחיל לפענוח באופן מפלסטיק.עבור כלי לחץ, זה לעתים קרובות הערך המגביל של עיצוב, כי עיוות קבוע מתפשר יושרה ממדית ויכול להוביל לדלפות.
  • (FLT:0) כוח Tensile Tensile (UTSOVA): 1:1 הלחץ המקסימלי שהחומר יכול לסבול לפני שבר.זה מייצג את נקודת הכישלון המוחלטת ומשמש בשילוב עם גורמי בטיחות כדי להגדיר מגבלות לחץ אפשריות.

שני הערכים באים לידי ביטוי ביחידות של כוח לכל אזור – מגה-פאסקליות מגיפות (MPa) או פאונדים לסנטימטר מרובע ( pi) לדוגמה, פלדה פחמן נפוצה בשימוש בכלי לחץ יש כוח תשואה סביב 250 MPa ו- UTS של כ-400-550 MPa, בעוד פלדה סטריבית גבוהה יכול להשיג תשואה מעל 700 MPa.

תפקיד כוח Tensile בעיצוב לחץ וסרסל

כלי לחץ נועדו להכיל לחץ פנימי שיוצר לחץ רבילי בקיר כלי השיט.שני מרכיבי הלחץ העיקריים הם:

מתח ארוך וכבד

(ב) ל[[המאה ה-20]], [[המאה ה-20]], [[המאה ה-20]], [[המאה ה-20]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]]]], [[[[1966]], [[1924]], [[[[1924]]]]]]]], [[1966]]]], [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[[[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]

גורמי בטיחות ועיצוב Margins

קודים עיצוב, כגון ASME Boiler & קוד וסר (BPVC) סעיף VIII Division 1, מחייבים גורמי בטיחות המבוססים על כוח רב-קרקעי חומרי.בדרך כלל, הלחץ שניתן להורדתו:

  • שליש מהכוח האולטימטיבי של ה-Rile בטמפרטורת החדר
  • שני שליש מכוח התשואות בטמפרטורת העיצוב

שולי שמרנים אלה מהווים את חוסר השלמות, קורוזיה, טעינה מחזורית, וכדאיות חומרית.ללא כוח רב-קרקעי מוגדר היטב, מהנדסים לא יכולים לקבוע חלונות הפעלה בטוחים או לקבוע עובי קיר נדרש.

בחירת כוח Tensile גבוה

בחירת חומר עם כוח רב-קרקעי הולם היא פעולה איזון מהנדסים חייב לשקול לא רק כוח אלא גם קשיחות, גילידות, עמידות קורוזיה, ועלות.הסעיפים הבאים לבחון את קטגוריות החומר הנפוצות ביותר.

פחמן ו-Alloy Steels

פלדות פחמן נמוך (למשל, SA-516 כיתה 70) מציעים שילוב טוב של כוח, דוקטרקטיות, ו affordability.הם משמשים נרחב עבור מיכלי אחסון וכלי לחץ בינוני. Alloy פלדה כגון SA-387 (Cr-Mo) לספק כוח גבוה יותר והתנגדות בטמפרטורות גבוהות, מה שהופך אותם מתאימים לכורים וחילופי חום בתעשיית ה- SA- SA-Ustred רגישים כמו C7btens.

פלדה ללא סטיות

פלדות אל-חלד Austenitic (למשל 304L, 316L) מוערכות עבור ההתנגדות קורוזיה שלהם קשיחות Cryogenic, למרות שכוח התשואות שלהם נמוך יחסית (כ 200-300 MPa) מפלדות אל-חלד דו-חמצני מציעים כמעט כפול כוח התשואות תוך שמירה על עמידות קורוזית טובה, רמות מרות גבוהות יותר, אך קשה; הם נבחרים עבור סביבות קלה או גבוהה.

חומרים Composite

פולימרים עמידים בסיבים (FRP) ותרכובות פחמן-פיבר משמשים יותר ויותר עבור כלי לחץ קלים, במיוחד בחלל ודחוסים גז טבעי (CNG) אחסון ה- Tenile שלהם הוא anisotropic - גבוה יותר לאורך כיוון הסיבים - ויש להיות מוכווני בזהירות ביחס לכיוונים הלחץ העיקריים.

חומרים מיוחדים אחרים

עבור תנאים קיצוניים, מהנדסים עשויים להפוך ⁇ טיטניום (כוח גבוה למשקל, עמידות קורוזיה מעולה), Superalloys מבוסס ניקל (עבור כוח זחילה עתיר), או אפילו קוהור כלי שבו פגם חיצוני חזק (פלדה פחמן) נושא את העומס בעוד מלנר פנימי (למשל, PTFE) מספק התנגדות כימית.

גורמים המשפיעים על כוח Tensile בשירות

כוח העשב של החומר אינו בלתי-מוחלט. גורמים סביבתיים ותפקודיים יכולים להפיג אותו לאורך זמן, אשר חייב להיות מופקד לתוך מרווחי עיצוב ובדיקה.

טמפרטורה

רוב המתכות מאבדות כוח רבייה כאשר הטמפרטורה עולה.בטמפרטורות מבוכות, כוח עשוי להגדיל אך קשה לעתים קרובות טיפות.קודים דורשים כי חוזק רבייה יופחת בטמפרטורות גבוהות באמצעות ערכים שפורסמו מסטנדרטים כמו ASME סעיף II חלק D. לדוגמה, SA-516 גר. 70 יש UTS של 485 MPa ב 20 ° C אבל נופל ל 400 MPa ב 400 מעלות צלזיוס.

קורוזיה ו- Hydrogen Embriment

קורוזיה כללית מפחיתה את הסעיף הכרוך בעומס יעיל, הגדלת הלחץ בפועל. קורוזיה מקומית (מחזה, סדקים מתח) יכול ליצור העלאת מתח כי יוזמים כשלון מתחת לכוח הנמינלי של החומר. בסביבות גז sour, brittlement מימן יכול להפחית את הדלונות וגלויה של חוזק גבוה של חומרים סטריאקציוניים עם UTS במיוחד.

Fatigue ו Cyclic Loading

חזרות על העיתונות והדהכאות עלולות לגרום לסדקים עייפות ליזום ולגדול, גם כאשר מתחי שיא נמצאים היטב מתחת לתשואות.כוח העייפות (גבול ההארכה) הוא בדרך כלל נמוך בהרבה מקודי עיצוב כגון ASME סעיף VIII Division 2 מספקים שיטות ניתוח עייפות כי לסמוך על חוזקם האולטימטיבי של החומר כדי ליצור את עקומת העיצוב.

Creep

בטמפרטורות גבוהות, חומרים יכולים לאט להתפוגג תחת לחץ קבוע, תופעה הנקראת "הכוח של המצמרר", שהיא הלחץ שגורם לכישלון לאחר זמן נתון בטמפרטורה, לעתים קרובות נמוכה משמעותית מהכוח הקצר של ה- Tenile.עבור כלי שיט הפועלים מעל 370 מעלות צלזיוס, שיקולים מצמררים שולטים בלחץ שניתן לעשות.

בדיקה וביטוח איכות של כוח Tensile

בדיקת החומר שנשלח לחנות ההיגוי עומדת בתכונות ה-Rileות המפורטות היא אבן הפינה של אבטחת איכות.המתודולוגיה הסטנדרטית היא מבחן ה-Riltxial, המבוצע בהתאם ל- ASTM E8/E8M או ISO 6892.

נוהל בדיקות Tensile

דגימה מכוננת נמשכת בקצב מבוקר עד שבר.נקודת התשואה של רשומות הבדיקה (שיטת איסוף חומרים ללא נקודת תשואות ברורה), חוזק רב-ile, הזברה והפחתה של האזור.עבור פלדה כלי לחץ, המפרט דורש לעתים קרובות מינימום UTS וערכי תשואה יחד עם מינימום של ארכה (למשל, 20% ב 50 מ"מ) כדי להבטיח דילוליות נאותה ליצירת וגיל.

בדיקה לא הרסנית (NDT) Correlation

בעוד שבדיקות Tenileות הרסניות, זה מבוצע על קופונים מאותו חום של חומר. שיטות NDT - כגון בדיקת קולי, פיקוח חלקיקים מגנטיים או רדיוגרפיה - משמשים כדי לאשר כי הכלי המאורגן הוא ללא פגמים שעלולים לפשרה את יכולת העומס שלה.

Weld and Heat-Affected Zone Tensile

מפרקים משועבדים הם לעתים קרובות הקישור החלש ביותר בכלי לחץ.כוח וולד בריידי חייב להתאים או לעלות על זה של מתכת הבסיס. נוהלים ו Welders מוסמכים על ידי בדיקות קופונים transverse ו longitudinal. פוסט טיפול חום עשוי להיות נדרש לשחזר דיקטיות להפחית את הלחץ השוני, אשר אחרת יכול לגרום לכישלון מוקדם מתחת לעשרות טעינה.

קודים ותקנות גוברים על דרישות כוח Tensile

כמה קודים בינלאומיים קובעים ערכי כוח מינימליים וכללי תכנון עבור כלי לחץ. Compliance הוא בדרך כלל חובה על פעולה משפטית.

ASME Boiler ו-לחץ קוד וסרסל

ASME BPVC סעיף VIII מכסה כלי לחץ בלתי מזוהים.דיוויזיות 1 ו-2 משתמשים בפילוסופיות עיצוב שונות. Division 1 חלה על גישת עיצוב-על-ידי-formula עם גורם בטיחות של 3.5 על UTS ו-1.5 על גבי תשואה. 2 משתמש בשיטה עיצובית קפדנית יותר של אנליזה עם גורם בטיחות של 3 על UTS ו-1.5 על גבי תשואה.

תקן אירופי EN 13445

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

קודים בינלאומיים אחרים

מדינות כמו סין (GB 150), יפן (JIS B 8265) ואוסטרליה (AS 1210) יש קודים משלהם, כל קשר יסודי לחוזק בריילי.לא משנה מהסמכות השיפוטית, יש לתעד את התכונות העשרות הפוריות המוסמכות של החומר בתעודה לבדיקת חומרים (EN 10204 או 3.2).

דוגמא מעשית: Thickness Calculation

כדי להמחיש את השימוש הישיר של כוח רבילי, לשקול כלי שיט צילינדרים עשוי SA-516 כיתה 70 (UTS = 485 MPa, תשואה = 260 MPa) המיועד ללחץ פנימי של 2 MPa עם רדיוס פנימי של 500.

  • ניתן להדגיש (FLT:0 sigmFLT:1 = Min(UTS / 3.5, תשואה / 1.5) = מניין(138.6 MPa, 173.3 MPa) = 138.6 MPa
  • (ב) ,2P × R / (S × −0.6P) , 3 ((FLT:4Es) × R / (S × × × , 0.6P)3; שבו FLT:4EveFLT:5 הוא יעילות משותפת (אומר 0.85 עבור מצורף כפול).
  • (FLT:0) ,002 × 500 / (138.6 × 0.85 −0.6 × 2) 7.8 מ"מ (תוספת קצבת קורוזיה)

אם חומר נמוך יותר סטרנגית כמו SA-515 גר. 60 (UTS=415 MPa) נעשה שימוש, עובי הנדרש יעלה ל 9.2 מ"מ, העלאת עלויות חומר וההפצה.

מצבי כישלון משותפים ביחס לחוזק Tensile

הבנת כוח רק אינה מספיקה – על העובדים לצפות גם כיצד הכשל יכול להתרחש.

  • Burst: [=0]: כאשר הלחץ הפנימי עולה על העוצמה הסופית של הקיר, כלי השיט מקלקל באופן קטסטרופלי.
  • (ב) אם הלחץ העיצובי עולה על כוח התשואות, הספינה סובלת עיוות קבוע.
  • (FLT:0)brittle Fracture:FLT:1 חומרים עם קשיחות נמוכה (לעתים קרובות גבוהה פלדה) יכול לשבור לפתע בלחץ גבוה מתחת לתשואות אם סדק או לאץ קיים.
  • (FLT:0Creep Rupture:FLT:1 בטמפרטורות גבוהות, טעינה לטווח ארוך יכול לגרום לכישלון בלחצים רחוק מתחת לחוזק לטווח הקצר.זו הסיבה לכך שהנתונים של פריצה חיוניים לתכנוןים עתיריים גבוהים.

הבטחת אינטגרטיביות ארוכת טווח באמצעות Inspection

גם לאחר כלי שיט בנוי למפרטים כוחניים הנכונים, בדיקות פיקוח בשירות יכולות לחשוף את ההשפלה המפחיתה את כוח יעיל.מדת ת'יקנס (ultrasonic) לזהות אובדן קורוזיה.הרדיות יכולות לחשוף מעל להזדקנות או ל embrittlement.בדיקות לחץ (hydrostatic or pneumatic) מבוצעות בלחץ של 1.3 עד 1.5 פעמים לחץ העיצוב כדי לאמת את כלי השיט יכול לשמש בבטחה את הניבתים אלה גם כן.

מסקנה

חוזק Tensile הוא הרבה יותר ממספר על גיליון נתונים חומרי - הוא הנכס הבסיסי השולט את ההחזקה הבטוחה של הלחץ.מבחירה החומרית הראשונית חישובים עובי כדי לציית קוד וב ניטור שירות, הבנה מעמיקה של תשואה וכוח רבילי הסופי מאפשר מהנדסים לתכנן כלי שיט כי הם גם עלות יעילות ואמינה.המשחק בין חוזק, טמפרטורה, סביבה, טעינה מחזורים של גישה הוליסטית, על ידי שמירה על יכולת תכנון קפדנית של אבטחה כגון אבטחה.

לקריאה נוספת, עיין בחוקי ה-FLT:0.ASME BPVC סעיף VIIIFLT:1, כללי ה-FLT:2ASTM E8/E8M סטנדרטיים עבור בדיקות ניתובות FLT 3: ונתוני רכוש חומרי מפורטים ב-FLT:4TWI Global משאבים טכניים על חוזק רב-עוצמה של עשרות אלפיים:5