Apa itu Stres yang Diizinkan?
Tegangan yang diijinkan adalah tegangan maksimum yang dapat ditanggung oleh suatu material dalam-penggunaan jangka panjang dengan tetap menjaga batas keamanan agar tidak mudah luluh dan pecah. Hal ini ditetapkan berdasarkan kode desain, bukan oleh pemasok material, dan menjadi dasar perhitungan peringkat-ketebalan dan tekanan-dinding untuk perpipaan dan bejana tekan. Untuk pipa baja karbon bersuhu-rendah seperti ASTM A333 Grade 6, tegangan izin harus dibaca dari tabel kode untuk suhu desain.
Materi Dasar A333 Kelas 6
ASTM A333 Grade 6 adalah pipa-baja karbon tanpa sambungan atau dilas dengan kekuatan leleh minimum 240 MPa dan kekuatan tarik minimum 415 MPa. Ini adalah dampak Charpy yang diuji pada suhu -45 derajat Celcius, yang membuatnya memenuhi syarat untuk layanan dingin hingga suhu tersebut. Kelas ini banyak digunakan untuk-perpipaan proses bersuhu rendah, jalur penghubung tangki penyimpanan, penukar panas, dan sistem pendingin.
| Milik | Persyaratan A333 Kelas 6 |
|---|---|
| Kekuatan hasil, minimum | 240 MPa (35.000 psi) |
| Kekuatan tarik, minimum | 415 MPa (60.000 psi) |
| Uji dampak Charpy | Pada -45 derajat Celcius (-50 derajat Fahrenheit) |
| Kandungan karbon | maksimal 0,30%. |
| Kandungan mangan | 0.29-1.06% |
Nilai Stres yang Diijinkan
Dalam sistem ASME, tegangan ijin dasar adalah yang lebih kecil dari sepertiga kekuatan tarik minimum dan dua pertiga kekuatan luluh minimum pada suhu kamar. Untuk A333 Kelas 6, sepertiga dari 415 MPa adalah sekitar 138 MPa dan dua pertiga dari 240 MPa adalah 160 MPa, sehingga kriteria tarik mengatur dan nilai tabulasi dalam ASME B31.3 Tabel A-1 dan ASME Bagian II Bagian D adalah 20.000 psi, sekitar 138 MPa. Kode pipa dan bejana bertekanan Tiongkok, seperti GB/T 20801 dan GB 150, menerbitkan tegangan ijin suhu ruangan yang sebanding, yaitu sekitar 135 MPa untuk bahan yang sama.
| Sistem Kode | Stres Ambien yang Diijinkan | Dasar |
|---|---|---|
| ASME B31.3 / ASME BPVC Bagian II Bagian D | 20,0 ksi, sekitar 138 MPa | Kekuatan tarik minimum dibagi 3 |
| Seri GB/T 20801 / GB 150 | Sekitar 135 MPa | Faktor keamanan kode Cina dan tabel suhu |
Pengaruh Suhu dan-Aturan Suhu Rendah
Stres yang diijinkan merupakan fungsi suhu. Pada suhu tinggi, nilainya menurun seiring dengan turunnya kekuatan, dan tabel kode harus dibaca pada suhu desain sebenarnya. Untuk servis dingin, batasan yang penting bukanlah tegangan ijin tetapi temperatur logam desain minimum. A333 Kelas 6 diuji benturan pada suhu -45 derajat Celcius; di bawah suhu tersebut, kode tersebut memerlukan evaluasi kasus per kasus, pengujian dampak tambahan, atau material lain seperti A333 Grade 3. Dalam praktik desain suhu rendah, nilai tegangan ijin ambien biasanya merupakan nilai yang berlaku untuk baja karbon.
Bagaimana Menerapkan Nilai dalam Desain
Dalam ASME B31.3, ketebalan dinding minimum yang diperlukan untuk tekanan internal dihitung dengan tegangan izin dasar S dari Tabel A-1, bersama dengan tekanan desain, diameter luar, serta faktor kualitas sambungan dan pengecoran. Perancang memilih suhu desain dan membaca nilai S yang sesuai, kemudian menerapkan rumus kode. Untuk desain kode Cina, tabel tegangan ijin yang sesuai di GB/T 20801 digunakan dengan cara yang sama. Pada kedua sistem, standar pipa A333 atau SA-333 harus disebutkan dalam spesifikasi material sehingga sertifikat pabrik cocok dengan kode material yang tercantum.
Kesalahpahaman Umum
Tegangan izin bukan merupakan properti material yang tercetak pada sertifikat pabrik; ini adalah nilai desain-yang diturunkan dari kode. Faktor keamanan tidak diterapkan sebagai pengali tunggal sebesar 0,4 seperti yang kadang-kadang terlihat dalam literatur yang disederhanakan; nilai ASME diperoleh dari kekuatan tarik dibagi 3 pada suhu kamar. Tegangan ijin tidak berkurang secara progresif di bawah -45 derajat Celcius; batas yang berlaku pada suhu yang sangat rendah adalah suhu logam desain minimum dan persyaratan uji impak, bukan penurunan tegangan yang diijinkan. Terakhir, nilai suhu ruangan tidak boleh digunakan begitu saja pada 300 derajat Celcius, karena tabel kode sudah mencantumkan angka yang lebih rendah.
Pertanyaan Umum
Berapa tegangan izin untuk pipa A333 Grade 6?
Dalam ASME B31.3 Tabel A-1 tegangan izin suhu ruangan untuk SA-333 Kelas 6 adalah 20.000 psi, sekitar 138 MPa. Kode Cina mencantumkan sekitar 135 MPa.
Bagaimana nilai 138 MPa diperoleh?
Ini merupakan sepertiga dari kekuatan tarik minimum 415 MPa. Kriteria kekuatan luluh-dua pertiga dari 240 MPa menghasilkan 160 MPa, jadi kriteria tariklah yang menentukan.
Apakah tegangan ijin berubah seiring suhu?
Ya. Baca nilai dari tabel kode pada suhu desain. Untuk baja karbon, suhu tinggi mengurangi tegangan ijin; untuk layanan dingin, nilai lingkungan biasanya yang menentukan.
Bisakah A333 Grade 6 digunakan di bawah -45 derajat Celcius?
Bukan sebagai item katalog standar. Kualifikasi Charpy berada pada suhu -45 derajat Celsius, jadi layanan yang lebih dingin memerlukan evaluasi kasus atau grade paduan yang lebih tinggi seperti A333 Grade 3.
Apa faktor keamanan di balik nilai ASME?
Pada suhu kamar, tegangan ijin dasar menggunakan kekuatan tarik minimum dibagi 3, dengan kriteria hasil dua-pertiga-dari-hasil diperiksa secara paralel.
Mengapa nilai ASME dan GB berbeda?
Kode tekanan Tiongkok menerapkan faktor keamanan dan tabel suhu mereka sendiri, yang menghasilkan sekitar 135 MPa untuk bahan yang sama pada suhu sekitar.