Afrakstursstyrkur vs togstyrkur í ryðfríu stáli: hvers vegna hvort tveggja skiptir máli fyrir hönnun

Hver er munurinn á afrakstursstyrk og togstyrk í ryðfríu stáli?

Meðan á stöðluðu togprófi stendur er sýni úr ryðfríu stáli dregið í beina línu á meðan álag og lenging eru skráð og umbreytt í verkfræðilega álagsferil-. Í fyrsta, beina-línuhlutanum á ferlinum, eru streita og tognun í réttu hlutfalli (lögmál Hooke) og sýnishornið fer aftur í upprunalega lögun ef álagið er fjarlægt - þetta er teygjanlegt svæði. Þegar ferillinn beygir sig frá þeirri beinu línu, verður hluti af aflöguninni varanleg og efnið hefur farið inn í plastsvæðið. Álagið við þessi umskipti er uppskerustyrkurinn.

Þegar hleðsla heldur áfram fram yfir ávöxtun heldur verkfræðileg streita áfram að aukast vegna þess að efnisvinnan -harðnar (sama vélbúnaður sem fjallað er um í tæknigrein EETA um vinnuherðingarhraða) þar til hún nær hámarki - togstyrkinn, einnig kallaður endanlegur togstyrkur (UTS). Handan við þann topp byrjar sýnishornið að hálsa staðbundið, álagið sem það getur borið uppi minnkar í raun jafnvel þó að raunveruleg streita á hálssvæðinu haldi áfram að klifra og hluturinn brotnar. Í stuttu máli: afrakstursstyrkur er mörk öruggrar, endurheimtanlegrar notkunar; togstyrkur er mörk þess að burðarvirki lifi af.

Af hverju notar ryðfrítt stál 0,2% offsetaðferðina í stað sýnilegs ávöxtunarmarks?

Kolefnisstál sýnir venjulega efri og neðri viðmiðunarmark - sýnilega dýfu í álagi rétt við teygjanlega-plastbreytinguna - vegna millivefsatóma sem festa í stutta stund frá liðfæringum. Austenitískt ryðfrítt stál sýnir ekki þessa hegðun á sama hátt og ferill þess framhjá teygjumörkum beygir sig mjúklega frekar en að beygja sig verulega. Til að fá samræmda, endurtakanlega tölu fyrir hönnun og forskrift, krefst ASTM A370 (vísað til með ASTM A240) 0,2% offset aðferð fyrir ryðfríu stáli: varanleg plastálag upp á 0,2% er skilgreint sem hagnýtt upphaf sveigjanleika, jafnvel þó að eitthvað fyrr, minna magn af plastálagi á sér stað tæknilega fyrir þann tímapunkt.

Þessi venja skiptir máli fyrir hvernig þú lest vinnsluprófunarskýrslu. „Afrakstursstyrkurinn“ sem er prentaður á 304 eða 316 MTR er alltaf 0,2% offset gildi nema annað offset sé sérstaklega tilgreint og það er beint sambærilegt milli flokka, hitunar og myllna eingöngu vegna þess að hver og einn þeirra notar sömu 0,2% skilgreiningu.

Hvernig bera afköst og togstyrk saman við fjölskyldur úr ryðfríu stáli?

Lágmarksgildi í samræmi við ASTM A240 fyrir plötu/plötu í glæðu ástandi og útgefin tæknigögn um verksmiðju fyrir hita-meðhöndlaða 410. Raunverulegir eiginleikar eru mismunandi eftir hita, vöruformi og þykkt; sannreyna með tiltekinni prófunarskýrslu (MTR) fyrir notkun í hönnun eða innkaupum.

Hvers vegna er ávöxtun-til-toghlutfalls betri hönnunarvísir en önnur hvor talan ein?

Tvö efni geta haft sama togstyrk og hegðað sér gjörólíkt í notkun ef uppskerustyrkur þeirra er mismunandi. Lágt Y/T hlutfall þýðir stórt plastsvæði: efnið teygir sig sýnilega, endurdreifir staðbundnu álagi og gefur viðvörun áður en það bilar á endanum, sem er ein ástæðan fyrir því að glópað austenítískt ryðfrítt stál gengur vel í notkun þar sem ofhleðsla, jarðskjálftavirkni eða högghleðsla eru hönnunarvandamál. Hátt Y/T hlutfall þýðir að efnið ber meira af styrkleika sínum nálægt yfirborðinu - gagnlegt til að hámarka álags-burðargetu á hverja þyngdareiningu eða þversnið, en með minna innbyggðan- sveigjanlegan varaforða ef hlutnum er einhvern tíma ýtt út fyrir viðmiðunarmarkið.

Þetta er einmitt ástæðan fyrir því að duplex 2205 er tilgreint fyrir þyngd-viðkvæm eða há-þrýstingsnotkun (hafpallar, afsöltunarpípur) þar sem hærri flæðistyrkur hans leyfir þynnri vegghluta fyrir sama hönnunarþrýsting, á meðan staðlaðar austenitískar einkunnir eru sjálfgefið val fyrir almenna framleiðslu þar sem sveigjanleiki, lágmarkssuðuhlutfall skipta meira máli en breiður suðuhlutfall.

Hvernig nota hönnunarkóðar eins og ASME og ASTM í raun ávöxtun á móti togstyrk?

Bæði ASME Hluti VIII (þrýstihylki) og ASME B31.3 (ferlisleiðslur) byggja leyfilegar álagstöflur sínar út frá sömu undirliggjandi rökfræði: togstyrkur stjórnar öryggisstuðli gegn rof, og álagsstyrkur stjórnar öryggisstuðli gegn óviðunandi varanlega aflögun. Fyrir flest kolefnis- og lág-blendi stál er leyfilegt álag bundið nálægt tveimur-þriðju hlutum af flæðistyrk. Austenítískt ryðfrítt stál og svipuð nikkelblendi eru meðhöndluð á annan hátt vegna þess að streita-þensluhegðun þeirra er svo sveigjanleg: skyldubundinn viðauki ASME um að ákvarða álagsgildi í kafla II leyfir sérstaklega annað, hærra leyfilegt álag - allt að 90% af flæðistyrk við hitastig - fyrir þessi efni sem aflögunin er örlítið hærra þar sem aflögunin sjálf er ekki lengur umsókn.

Í reynd þýðir þetta að oft er hægt að hanna 304 eða 316 þrýstihluta þannig að það sé hærra brot af flæðistyrk sínum en samsvarandi kolefnisstálhluti, sem vegur að hluta til upp á móti lægri algerum ávöxtunarstyrk ryðfríu stáli samanborið við tvíhliða eða hita-meðhöndlaða martensitic. Það þýðir líka að leyfilegt álagsgildi sem prentað er í ASME kóðatöflu er aldrei einfaldlega "flæðistyrkur" eða "togstyrkur" eitt og sér - það er kóða-skilgreind samsetning beggja, síuð í gegnum öryggisstuðla sem er mismunandi eftir efnisfjölskyldu.

Breytir köld vinna sambandinu milli afraksturs og togstyrks?

Eins og ítarleg grein um vinnuherðingarhraða austenítísks ryðfríu stáls, hafa flokkar eins og 301 og 304 háa álags-herðandi veldisvísi (n-gildi), sem þýðir að flæðisspenna klifra bratt með plastálagi. Vegna þess að álagsstyrkur er mældur mjög snemma í þeim feril og togstyrkur er mældur í hámarki, eykur snemma, bratti hluti ferilsins uppskerustyrk hlutfallslega meira en hann hækkar nú þegar-háan togstyrk. Kalt-valsað full-hart 301, til dæmis, getur náð álagsstyrk sem nálgast togstyrk sinn, sem þýðir að mjög lítið viðbótarálag er til staðar á milli "byrjar að afmyndast" og "mistakast" - bein, hagnýt afleiðing af sömu TRIP og losun-herðandi aðferða við að herða{12 stálið í fyrstu}}.

Þetta er lykilástæða þess að hert ryðfrí ræma (1/4 hörð, 1/2 hörð, full hörð samkvæmt ASTM A666) er tilgreind með skapgerð frekar en eftir stigi eingöngu: vélrænni eiginleikar, og sérstaklega ávöxtunarkrafa-til- togs, breytast verulega innan eins stigs eftir því hversu mikilli köldu vinnu hefur þegar verið tekin í notkun áður en hluturinn er tekinn í notkun.

Hvaða eign ætti að knýja fram efnisval fyrir tiltekna umsókn?

Þrýstihylki, lagnir og burðarhlutar

Fyrir íhluti sem eru undir viðvarandi eða hringlaga þjónustuálagi - pípa, flansar, skipsskeljar, burðarfestingar - er flæðistyrkur aðal hönnunardrifinn vegna þess að varanleg aflögun, hversu lítil sem hún er, táknar virknibilun jafnvel þótt hluturinn hafi ekki rofnað. Viðeigandi hönnunarkóði (ASME Hluti VIII, ASME B31.3, eða sambærilegt) beitir síðan eigin öryggisstuðlum og vísar til togstyrks sem aukaprófunar gegn rof.

Áhrif, ofhleðsla og-orkugleypandi forrit

Fyrir íhluti sem gætu orðið fyrir einstaka ofhleðslu, höggi eða jarðskjálftavirkni - grípabúnaðar, varnargrind, ákveðna bíla- og flutningaíhluti - skiptir svæðið undir allri streitu-álagsferilinn upp að broti (sambland af styrk og lenging) meira máli en uppskeruþol eitt og sér, vegna þess að efni með breiðri Y/T framlegð dregur í sig meiri orku áður en það brotnar. Þetta er þar sem lágt-Y/T-hlutfall glæðið austenitísk einkunn er oft betri en hærra-afrakstur en lægri-sveigjanleikavalkostur, jafnvel þótt afrakstursstyrkstalan lítur út fyrir að vera minni á gagnablaði.

Festingar og boltatengingar

Bolting notar báða eiginleikana á annan hátt: sönnunarálag (nátengd álagsstyrk) stjórnar hversu miklu forálagi festingar geta haldið á öruggan hátt án varanlegrar teygju, en togstyrkur, prófaður undir hærri öryggisstuðli samkvæmt ASME kóða kröfum um boltaefni, stjórnar endanlegri getu gegn bilun á festingum. Algeng forskriftarvilla er að velja festingarstig og efni eingöngu eftir togstyrk, án þess að athuga afraksturs-miðaða forhleðslugetu.

Algengar spurningar

Sp.: Er hærri uppskeruþol alltaf betri í ryðfríu stáli?

A: Ekki sjálfkrafa. Hærri álagsstyrkur leyfir þynnri hluta eða léttari hluta fyrir sama álag, en það kemur venjulega með hærra Y/T hlutfall og minni sveigjanleg framlegð fyrir brot. Rétt val fer eftir því hvort notkunin gildir hámarksstyrk á hverja þyngdareiningu (sem stuðlar að tvíhliða eða köldu-unninni gráðu) eða hámarks sveigjanlega forða og fyrirgefningu við ofhleðslu (sem stuðlar að glæðum austenitískum einkunnum).

Sp.: Af hverju hafa 304 og 316 næstum eins ávöxtunar- og togstyrk?

A: Báðar eru austenitískar einkunnir með svipaða andlits-miðja rúmbyggingu og svipuð kolefnis- og köfnunarefnisinnihaldssvið, þannig að ASTM A240 setur í meginatriðum sömu vélrænni lágmarkseiginleika fyrir báða í glæðu ástandi - 205 MPa (30 ksi) lágmarksuppskeru og 515 MPa (75 ksi) lágmarksþunga. Raunverulegur munur þeirra er tæringarþol, knúið áfram af mólýbdeni í 316, ekki grunnstyrkur.

Sp.: Af hverju er flæðistyrkur duplex 2205 svo miklu hærri en 304, með minni mun á togstyrk?

A: Um það bil 50/50 austenít-ferrít örbygging Duplex 2205 og köfnunarefnisblöndur hækka verulega álagið sem þarf til að hefja plastaflögun, sem birtist nánast eingöngu sem hærri flæðistyrk. Togstyrkur, sem næst aðeins eftir verulega togherðingu og hálsfestingu, hækkar um minna hlutfallslegt magn, sem er ástæðan fyrir því að Y/T hlutfall 2205 (um 0,73) er mun hærra en 304 (um 0,40).

Sp.: Ákvarðar álagsstyrkur eða togstyrkur veggþykkt þrýstipípu?

A: Hvorugur einn - gildandi hönnunarkóði (eins og ASME B31.3) reiknar út leyfilega álag sem er lægra af broti af togstyrk (deilt með 3,5 öryggisstuðli) og broti af álagsstyrk (venjulega tveir-þriðju hlutar, eða allt að 90% allt að 90% ryðfrítt undir nikkelkóða). Veggþykktin er síðan stærðuð að leyfilegu álagi, ekki beint að hvorugri hráefniseigninni.

Sp.: Getur hitameðferð aukið afrakstursstyrk 304 eða 316 ryðfríu stáli eins og það gerir fyrir 410?

A: Nei. 304 og 316 eru austenitískar einkunnir sem aðeins styrkjast með köldu vinnu, ekki með hitameðhöndlun - glæðing mýkir þær frekar en að herða þær. Martensitic einkunnir eins og 410, aftur á móti, er hægt að slökkva og milda til að ná ávöxtunar- og togstyrk langt yfir glæðugildum þeirra, þess vegna geta Y/T hlutfall 410 og alger styrkur verið svo breytilegur eftir skapi.