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钢材的许用应力

钢材的许用应力
钢材的许用应力

各种许用应力与抗拉强度、屈服强度的关系

各种许用应力与抗拉强度、屈服强度的关系 我们在设计的时候常取许用剪切应力,在不同的情况下安全系数不同,许用剪切应力就不一样。校核各种许用应力常常与许用拉应力有联系,而许用材料的屈服强度(刚度)与各种应力关系如下: <一> 许用(拉伸)应力 钢材的许用拉应力[δ]与抗拉强度极限、屈服强度极限的关系: 1.对于塑性材料[δ]= δs /n 2.对于脆性材料[δ]= δb /n δb ---抗拉强度极限 δs ---屈服强度极限 n---安全系数 轧、锻件n=1.2-2.2 起重机械n=1.7 人力钢丝绳n=4.5 土建工程n=1.5 载人用的钢丝n=9 螺纹连接n=1.2-1.7 铸件n=1.6-2.5 一般钢材n=1.6-2.5 注:脆性材料:如淬硬的工具钢、陶瓷等。 塑性材料:如低碳钢、非淬硬中炭钢、退火球墨铸铁、铜和铝等。 <二> 剪切 许用剪应力与许用拉应力的关系: 1.对于塑性材料[τ]=0.6-0.8[δ] 2.对于脆性材料[τ]=0.8-1.0[δ] <三> 挤压 许用挤压应力与许用拉应力的关系 1.对于塑性材料[δj]=1.5- 2.5[δ]

2.对于脆性材料[δj]=0.9-1.5[δ] 注:[δj]=1.7-2[δ](部分教科书常用) <四> 扭转 许用扭转应力与许用拉应力的关系: 1.对于塑性材料[δn]=0.5-0.6[δ] 2.对于脆性材料[δn]=0.8-1.0[δ] 轴的扭转变形用每米长的扭转角来衡量。对于一般传动可取[φ]=0.5°--1°/m;对于精密件,可取[φ]=0.25°-0.5°/m;对于要求不严格的轴,可取[φ]大于1°/m计算。 <五> 弯曲 许用弯曲应力与许用拉应力的关系: 1.对于薄壁型钢一般采取用轴向拉伸应力的许用值 2.对于实心型钢可以略高一点,具体数值可参见有关规范。

钢铁材料的许用应力

表1 普通碳钢及优质碳钢构件基本许用应力/MPa 材 料类型材料 标号 截面尺寸 /mm 热处 理 材料性能拉压弯曲扭转剪切 抗拉强度σb 屈服强度σs /MPa ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢ σlσlσlστnτnτnτττ 普通碳钢Q215 100 热 扎 σb335~410 σs185~215 145 125 90 175 95 90 60 100 90 60 Q235 σb375~460 σs205~235 160 140 100 190 160 120 105 σσ110 100 70 Q275 σb490~610 σs235~275 175 150 110 210 170 130 115 140 105 120 110 80 优质碳钢20 ≤100 正 火 σb410 σs245 175 145 105 210 165 125 115 105 70 120 105 75 25 σb450 σs275 195 160 115 230 175 135 125 115 75 135 120 80 35 σb530 σs315 210 180 125 250 200 150 135 120 80 145 120 85 调质σb550~750 σs320~370 210 185 130 250 205 155 135 125 85 145 120 85 45 正火σb600 σs355 230 200 145 270 220 170 150 135 90 160 140 95 调质σb630~800 σs370~430 250 215 150 300 235 180 160 150 100 175 150 100 50 ≤25 正火σb630 σs375 250 215 150 300 235 180 160 150 100 175 150 100 ≤100 调质σb>700 σs>400 265 235 165 310 260 195 170 155 105 180 160 110

钢管许用应力

钢管许用应力 钢管壁厚表示方法有管子表号、钢管壁厚尺寸和管子重量三种方法 Sch10s、Sch40s、Sch80s四个等级; 2)以钢管壁厚尺寸表示? 中国、ISO、日本部分钢管标准采用 3)是以管子重量表示管壁厚度,它将管子壁厚分为三种: A.标准重量管,以STD表示 B.加厚管,以XS表示 C.特厚管,以XXS表示。 对于DN≤250mn的管子,Sch40相当于STD,DN<200mm的管子,Sch80相当于XS。补充: 1、以管子表号(Sch.)表示壁厚系列 这是1938年美国国家怔准协会ANSIB36.10(焊接和无缝钢管)标准所规定的。 管子表号(Sch.)是设计压力与设计温度下材料的许用应力的比值乘以1000,并经圆 整后的数值。即 ????? Sch .=P/[ó]t×1000??? (1-2-1) 式中? P—设计压力,MPa;?? ????????? [ó]t—设计温度下材料的许用应力,MPa。 无缝钢管与焊接钢管的管子表号可查资料确定。 ANSI B36.10和JIS标准中的管子表号为;Sch10、20、30、40、60、80、100、120、140、160。 ANSI B36.19中的不锈钢管管子表号为:5S、10S、40S、80S。 ??? 管表号(Sch.)并不是壁厚,是壁厚系列。实际的壁厚,同一管径,在不同的管子表

号中其厚度各异。不同管子表号的管壁厚度,在美国和日本是应用计算承受内压薄壁管厚度 的Barlow公式计算并考虑了腐蚀裕量和螺纹深度及壁厚负偏差-12.5%之后确定的,如公式 (1-2-2)和(1-2-3)所示。??? tB=D0P/2[ó]t??????? (1-2-2)??????????????? t=[D0/2(1-0.125)×P/[ó]t]+2.54??? (1-2-3) 式中? tB 、t——分别表示理论和计算壁厚,mm D0————管外径,mm P——设计压力,MPa [ó]t——在设计温度下材料的许用压力,MPa 计算壁厚径圆整后才是实际的壁厚。 如果已知钢管的管子表号,可根据式(1-2-1)计算出该钢管所能适应的设计压力,即 ????? P=Sch..× [ó]t/1000??????????????? (1-2-4) 例如,Sch40,碳素钢20无缝钢管,当设计温度为350oC时给钢管所能适应 设计压力为: P=40×92/1000①=3.68 MPa 中国石化总公司标准SHJ405规定了无缝钢管的壁厚系列并Sch.5S②,? Sch.10, Sch.10s,Sch.20,Sch.20s,Sch.30,Sch.40,Sch。40s,Sch.60,Sch.80,Sch.100, Sch.120,Sch.140,Sch。160,如表1-2-9所示。 2、以管子重量表示管壁厚度的壁厚系列 美国MSS和ANSI规定的以管子重量表示壁厚方法,将管子壁厚分为;种: ??? (1)标准重量管以STD表示;

钢铁材料许用应力

表1 普通碳钢及优质碳钢构件基本许用应力 /MPa 材 料类型材料 标号 截面尺寸 /mm 热处 理 材料性能拉压弯曲扭转剪切 抗拉强度σ b 屈服强度σs /MPa ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢ σlσlσlσσστnτnτnτττ 普通碳钢Q215 100 热 扎 σb335~410 σs185~215 145 125 90 175 140 105 95 90 60 100 90 60 Q235 σb375~460 σs205~235 160 140 100 190 160 120 105 95 65 110 100 70 Q275 σb490~610 σs235~275 175 150 110 210 170 130 115 105 70 120 110 80 优质碳钢20 ≤100 正 火 σb410 σs245 175 145 105 210 165 125 115 105 70 120 105 75 25 σb450 σs275 195 160 115 230 175 135 125 115 75 135 120 80 35 σb530 σs315 210 180 125 250 200 150 135 120 80 145 120 85 调质σb550~750 σs320~370 210 185 130 250 205 155 135 125 85 145 120 85 45 正火σb600 σs355 230 200 145 270 220 170 150 135 90 160 140 95 调质σb630~800 σs370~430 250 215 150 300 235 180 160 150 100 175 150 100 50 ≤25 正火σb630 σs375 250 215 150 300 235 180 160 150 100 175 150 100 ≤100 调质σb>700 σs>400 265 235 165 310 260 195 170 155 105 180 160 110

ASME规范规范材料材料性能许用应力

ASME规范规范材料材料性能许用应力 ASME锅炉压力容器规范每三年改版一次,2004版规范在去年的8月已经公布。笔者对照上一版本(含增补),在《ASME在中国》2004 期上撰文《关于2004年版ASME规范第II卷的A篇和D篇的翻译及与2001年版差异的说明》,向读者介绍了第II卷的A篇《铁基材料》新版本的总体变动情况,本文将从6个方面具体介绍第II卷的D篇《材料性能》。 笔者在翻译2004版第II卷的D篇的过程中,与2001年版相比,发现第II卷的D篇在各卷册中变动最大。 通常了解规范各卷内容变更的方法是查阅卷前的“变更一览表”,而第II卷D篇新改版不提供“变更一览表”,只有在后2年发布规范“增补”时才能见到。尽管第II卷D篇每次增补变动量也不小,但总体上仅仅是页数的变化、各应力表格中钢种的增有减,以及对个别钢材的应力值的调整。而2004版D篇的变动已经远远超出这种程度,本人认为,造成2004版第II卷D篇发生很大变动的主要原因有以下几点: 1) 2001版的II卷D篇出了2种单位制的版本,即美国习惯单位版本和公制单位版本。在公制单位版本中,无论是规格尺寸或厚度、长度尺寸,还有最大许用应力值S和设计应力强度值Sm、各个温度下材料的抗拉强度和屈服强度值,以及对于材料的物理性能数据,都采用公制单位(SI单位)。首先,温度值不再使用华氏温度℉,而改变为摄氏温度℃;应力值或强度值不再使用psi或ksi,而改用MPa。因此,在2004版第II卷D篇的名称上还特地示出为:“PART-D ---- PROPERTIES(Metric)”。在长达近百年的ASME 规范的出版历程中,出版使用国际单位(SI)制的材料性能数据还是首次。 2) 2004年版第II卷的D篇第一次针对规范第XII卷《运输罐的建造和连续使用规则》,给出了在设计锅炉及压力容器中所须引用到的规范规定材料的最大许用应力值S以及在规范产品上使用这些材料的过程中需要引用的“注解”。这是由于从2004版开始,第XII卷从原来由美国交通部管理转由ASME管理。 3) 在D篇三个分篇中的第一分篇和第二分篇之前,都新增加了一份“前言”。在新增加的“前言”中不仅概述了分篇中的内容组成,还对如何应用作了提示。 4) 对规范本文之后附加的附录,按“强制性”和“非强制性”进行区分。强制性附录按阿拉伯数字排列,而非强制性附录按英文字母排列。2001版原有的附录6在2004版中改为非强制性附录A。在附录7《材料的多重性标志》之后,新增加了附录9《公式中使用的标准单位》。 5) 新增加了非强制性附录-B,《在应力表格和在力学性能和物理性能表格中查找材料》。 6)新增加了非强制性附录-C,《在锅炉及压力容器规范中使用美国习惯单位和国际单位制的导则》,对于“单位换算”上的规则作出了明确的说明。 此外还将在设计锅炉及压力容器的过程中,所须引用到的规范规定材料的最大许用应力值S和设计应力强度值Sm,材料的各种物理特性数据以及受外压或压缩载荷作用下确定部件壳体厚度用的线算图都收在第II卷的D篇中,这些都是锅炉及压力容器设计的重要依据。下面针对上述6个方面的变动作进一步的说明: 一、关于由原英制单位改用公制单位(SI单位)的说明: 这里,以近年来在锅炉及压力容器的设计中广泛应用的、公称成分为“9Cr-1Mo-V”的SA-213 T91的无缝管子为例加以说明。 在2001版的D篇中第一分篇的应力表-“表1A”中,对于该材料在不同温度下的许用应力值,读者可从2001版D篇的中译本第38页到41页的第30行查知。按华氏温度从900℉至1200℉的温度区间、并以ksi为单位所给出的许用应力值,如下:

材料的许用应力和安全系数

第四节 许用应力·安全系数·强度条件 由脆性材料制成的构件,在拉力作用下,当变形很小时就会突然断裂,脆性材料断裂时的应力即强度极限σb ;塑性材料制成的构件,在拉断之前已出现塑性变形,在不考虑塑性变形力学设计方法的情况下,考虑到构件不能保持原有的形状和尺寸,故认为它已不能正常工作,塑性材料到达屈服时的应力即屈服极限σs 。脆性材料的强度极限σb 、塑性材料屈服极限σs 称为构件失效的极限应力。为保证构件具有足够的强度,构件在外力作用下的最大工作应力必须小于材料的极限应力。在强度计算中,把材料的极限应力除以一个大于1的系数n (称为安全系数),作为构件工作时所允许的最大应力,称为材料的许用应力,以[σ]表示。对于脆性材料,许用应力 (5-8) 对于塑性材料,许用应力 (5-9) 其中、分别为脆性材料、塑性材料对应的安全系数。 安全系数的确定除了要考虑载荷变化,构件加工精度不同,计算差异,工作环境的变化等因素外,还要考虑材料的性能差异(塑性材料或脆性材料)及材质的均匀性,以及构件在设备中的重要性,损坏后造成后果的严重程度。 安全系数的选取,必须体现既安全又经济的设计思想,通常由国家有关部门制订,公布在有关的规范中供设计时参考,一般在静载下,对塑性材料可取;脆性材料均匀性差,且断裂突然发生,有更大的危险性,所以取,甚至取到5~9。 为了保证构件在外力作用下安全可靠地工作,必须使构件的最大工作应力小于材料的许用应力,即 (5-10) 上式就是杆件受轴向拉伸或压缩时的强度条件。根据这一强度条件,可以进行杆件如下三方面的计算。 1.强度校核 已知杆件的尺寸、所受载荷和材料的许用应力,直接应用(5-10)式,验算杆件是否满足强度条件。 2.截面设计 已知杆件所受载荷和材料的许用应力,将公式(5-10)改成,由强度条件确定杆件所需的横截面面积。 3.许用载荷的确定 已知杆件的横截面尺寸和材料的许用应力,由强度条件确定杆件所能承受的最大轴力,最后通过静力学平衡方程算出杆件所能承担的最大许可载荷。 例5-4 一结构包括钢杆1和铜杆2,如图5-21a 所示,A 、B 、C 处为铰链连接。在b b n σσ= ][s s n σσ= ][b n s n 0.2~5.1=s n 0.5~0.2=b n ][max max σσ≤=A N ][σN A ≥ ][max σA N ≤

基本材料许应力一览表

材 料 许 用 应 力 表 钢号 钢板标准 使用状态 厚度 mm 常温强度指标 在下列温度下的许用应力,MPa 备注 σb MPa σs MPa 《20 100 150 200 250 300 350 400 425 450 475 碳素钢钢板 Q235-A GB 912 热轧 3~4 375 235 113 113 113 105 94 86 77 — — — — GB 3274 4.5~16 375 235 113 113 113 105 94 86 77 — — — — >16~40 375 225 113 113 107 99 91 83 75 — — — — Q235-B GB 912 热轧 3~4 375 235 113 113 113 105 94 86 77 — — — — GB 3274 4.5~16 375 235 113 113 113 105 94 86 77 — — — — >16~40 375 225 113 113 107 99 91 83 75 — — — — 20R GB 6654 热轧, 正火 6~16 400 245 133 133 132 123 110 101 92 86 83 61 41 >16~36 400 235 133 132 126 116 104 95 86 79 78 61 41 >36~60 400 225 133 126 119 110 101 92 83 77 75 61 41 >60~100 390 205 128 115 110 103 92 84 77 71 68 61 41 低合金钢钢板 16MnR GB 6654 热轧,正火 6~16 510 345 170 170 170 170 156 144 134 125 93 66 43 >16~36 490 325 163 163 163 159 147 134 125 119 93 66 43 >36~60 470 305 157 157 157 150 138 125 116 109 93 66 43 >60~100 460 285 153 153 150 141 128 116 109 103 93 66 43 >100~120 450 275 150 150 147 138 125 113 106 100 93 66 43 碳素钢钢管 10 GB 8163 ≤10 335 205 112 112 108 101 92 83 77 71 69 61 41 10 GB 9948 ≤16 335 205 112 112 108 101 92 83 77 71 69 61 41 10 GB 6479 ≤16 335 205 112 112 108 101 92 83 77 71 69 61 41 17~40 335 195 112 110 104 98 89 79 74 68 66 61 41 20 GB 8163 ≤10 390 245 130 130 130 123 110 101 92 86 83 61 41 20 GB 9948 ≤16 410 245 137 137 132 123 110 101 92 86 83 61 41 20G GB 6479 ≤16 410 245 137 137 132 123 110 101 92 86 83 61 41 17~40 410 235 137 132 126 116 104 95 86 79 78 61 注:中间温度的许用应力,可按本表的数值用内插法求得。 1)所列许用应力,已乘质量系数0.9。

钢管许用应力

钢管许用应力 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

钢管许用应力 钢管壁厚表示方法有管子表号、钢管壁厚尺寸和管子重量三种方法 Sch10s、Sch40s、Sch80s四个等级; 2)以钢管壁厚尺寸表示中国、ISO、日本部分钢管标准采用 3)是以管子重量表示管壁厚度,它将管子壁厚分为三种: A.标准重量管,以STD表示 B.加厚管,以XS表示 C.特厚管,以XXS表示。 对于DN≤250mn的管子,Sch40相当于STD,DN<200mm的管子,Sch80相当于XS。 补充: 1、以管子表号(Sch.)表示壁厚系列 这是1938年美国国家怔准协会(焊接和无缝钢管)标准所规定的。 管子表号(Sch.)是设计压力与设计温度下材料的许用应力的比值乘以1000,并经圆 整后的数值。即 Sch .=P/[ó]t×1000 (1-2-1) 式中 P—设计压力,MPa; [ó]t—设计温度下材料的许用应力,MPa。 无缝钢管与焊接钢管的管子表号可查资料确定。 ANSI 和JIS标准中的管子表号为;Sch10、20、30、40、60、80、100、120、140、160。 ANSI 中的不锈钢管管子表号为:5S、10S、40S、80S。

管表号(Sch.)并不是壁厚,是壁厚系列。实际的壁厚,同一管径,在不同的管子表 号中其厚度各异。不同管子表号的管壁厚度,在美国和日本是应用计算承受内压薄壁管厚度 的Barlow公式计算并考虑了腐蚀裕量和螺纹深度及壁厚负偏差-12.5%之后确定的,如公式 (1-2-2)和(1-2-3)所示。 tB=D0P/2[ó]t (1-2-2) t=[D0/2()×P/[ó]t]+ (1-2-3) 式中 tB 、t——分别表示理论和计算壁厚,mm D0————管外径,mm P——设计压力,MPa [ó]t——在设计温度下材料的许用压力,MPa 计算壁厚径圆整后才是实际的壁厚。 如果已知钢管的管子表号,可根据式(1-2-1)计算出该钢管所能适应的设计压力,即 P=Sch..× [ó]t/1000 (1-2-4) 例如,Sch40,碳素钢20无缝钢管,当设计温度为350oC时给钢管所能适应 设计压力为: P=40×92/1000①= MPa 中国石化总公司标准SHJ405规定了无缝钢管的壁厚系列并Sch.5S②, Sch.10, Sch.10s,Sch.20,Sch.20s,Sch.30,Sch.40,Sch。40s,Sch.60,Sch.80,Sch.100,

钢材的许用应力

附件1 相关技术措施 1 钢板 1.1 碳素钢和低合金钢钢板 1.1.1 钢板的标准、使用状态及许用应力按表1的规定。 1.1.2 壳体用钢板(不包括多层容器的层板)应按表2的规定逐张进行超声检测,钢板超声检测方法和质量等级按JB/T 4730.3的规定。 1.1.3 受压元件用钢板,其使用温度下限按表3的规定,表3中Q245R和Q345R钢板在下述使用条件下应在正火状态下使用。 a) 用于多层容器内筒的Q245R和Q345R; b) 用于壳体的厚度大于36mm的Q245R和Q345R; c) 用于其他受压元件(法兰、管板、平盖等)的厚度大于50mm 的Q245R和Q345R。 1.2 高合金钢钢板 钢板的标准、厚度范围及许用应力按表4的规定。 2 钢管 2.1 碳素钢和低合金钢钢管 2.1.1 钢管的标准、使用状态及许用应力按表5的规定。对壁厚大于30mm的钢管和使用温度低于-20℃的钢管,表中的正火不允许用终轧温度符合正火温度的热轧来代替。 2.1.2 GB 9948中各钢号钢管的使用规定如下: a)换热管应选用冷拔或冷轧钢管,钢管的尺寸精度应选用高

级精度; b)外径不小于70mm,且壁厚不小于6.5mm的10和20钢管,应分别进行-20℃和0℃的冲击试验,3个纵向标准试样的冲击功平均值应不小于31J。10和20钢管的使用温度下限分别为-20℃和0℃。 2.1.3 GB6479中各钢号钢管的使用规定如下: a) 钢中含硫量应不大于0.020%; b) 换热管应选用冷拔或冷轧钢管,钢管尺寸精度应选用高级精度; c) 外径不小于70mm,且壁厚不小于6.5mm的20和16Mn钢管,应分别进行0℃和-20℃的冲击试验,3个纵向标准试样的冲击功平均值应分别不小于31J和34J。20和16Mn钢管的使用温度下限分别为0℃和-20℃。 2.1.4 使用温度低于-20℃的钢管,其钢号、使用状态和冲击试验温度(即钢管的使用温度下限)按表6的规定。表中16Mn 钢的化学成分应符合P≤0.025%、S≤0.012%的规定,外径不小于70mm,且壁厚不小于6.5mm的钢管进行-40℃的冲击试验,3个纵向标准试样的冲击功平均值应不小于34J。 09MnD和09MnNiD钢管的相关规定见4.2.2和4.2.3。 2.2 高合金钢钢管 钢管的标准、壁厚范围及许用应力按表7的规定。钢管的交货状态应按表7中相应钢管标准的规定。表7中GB13296和GB/T 14976钢号中的统一数字代号系按GB/T20878的规定。

材料许用应力表A

表 A.1 钢管材料许用应力 单位为 MPa 产品形式 规定的室温拉伸强度 金 属 温 度 牌号或级别 MPa ℃ 及标准号 管壁厚度 Rm R eL 或 R p0.2 20 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 mm 无缝管 20Ga 15MoG 12CrMoG 15CrMoG 12Cr2MoG GB 5310 12Cr1MoVG 10Cr9Mo1VNbN t ≤75 10Cr9Mo1VNbN t>75 07Cr19Ni10 07Cr18Ni11Nb GB 3087 10 t ≤16 t>16 410 ~550 245 137 125 123 120 118 115 113 111 109 106 102 100 97 95 92 89 87 83 78 450 ~600 270 150 116 115 114 113 112 111 110 109 108 107 106 106 105 105 104 104 103 102 410 ~560 205 137 114 112 110 108 106 104 102 101 100 99 98 96 95 94 93 92 91 90 440 ~640 295 147 147 147 146 145 144 143 141 140 138 136 135 132 132 131 129 128 127 126 450 ~600 280 150 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 470 ~640 255 157 156 155 154 153 152 151 149 148 146 144 143 141 140 138 137 135 133 132 585 ~830 415 168 166 165 165 164 164 164 163 163 162 161 161 159 157 156 154 153 150 148 585 ~830 415 168 166 165 165 164 164 164 163 163 162 161 161 159 157 156 154 153 150 148 ≥515 205 137 113 111 110 109 108 107 106 105 105 104 103 102 101 100 100 99 98 98 ≥520 205 137 131 130 129 128 126 125 124 123 122 122 121 120 119 119 118 118 117 117 335 ~475 205 112 104 101 98 96 93 91 89 87 85 83 80 78 76 75 73 70 68 66 195

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