Chào các bạn, chúng ta lại gặp nhau trên con đường trở thành kỹ sư đường ống chuyên nghiệp. Khi tính toán ứng suất đường ống chúng ta cần biết chúng ta sẽ tính toán theo tiêu chuẩn gì, các phương trình nào cần được kiểm tra và giới hạn ứng suất cho phép bao nhiêu.
Như chúng ta đã biết, mỗi loại vật liệu có cơ tính khác nhau vì vậy ứng suất cho phép của các vật liệu cũng khác nhau. Theo tiêu chuẩn ASME B31.3 ứng suất cho phép của vật liệu đường ống được quy định trong mục 302.3.2 như sau:
Khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chảy dão của vật liệu, ứng suất cho phép sẽ là giá trị nhỏ nhất của:
1) Giá trị nhỏ hơn của 1/3 độ bền kéo ở nhiệt phòng và nhiệt độ xem xét.
2) Giá trị nhỏ hơn của 2/3 độ bền chảy ở nhiệt phòng và nhiệt độ xem xét.
3) Đối với vật liệu SS và hợp kim Niken, lấy giá trị nhỏ hơn của 2/3 độ bền chảy ở nhiệt phòng và 90% độ bền chảy ở nhiệt độ xem xét.
Khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ chảy dão của vật liệu, ứng suất cho phép là giá trị nhỏ nhất của:
4) 100% ứng suất trung bình trong trường hợp tốc độ chảy dão 0.01% trong 1000 giờ.
5) 67% ứng suất trung bình khi đứt gãy ở 100000 giờ.
6) 80% ứng suất nhỏ nhất khi đứt gãy ở 100000 giờ.
Dựa vào các quy tắc này, ASME B31.3 đã tổng hợp ứng suất cho phép của vật liệu theo nhiệt độ ở bảng A-1 để thuận tiện cho quá trình tra cứu và tính toán.
Đồ thị sau đây sử dụng các giá trị ứng suất cho phép trong bảng A-1 và thể hiện ở dạng đồ thị để các bạn dễ dàng hình dung và so sánh giữa các loại vật liệu:
Quan sát biểu đồ thể hiện ứng suất cho phép của 3 vật liệu ASTM A106 GrB, ASTM A312 TP316 và ASTM B444 UNS N06625 đại diên cho 3 nhóm vật liệu thép cacbon, thép không rỉ, thép hợp kim Niken chúng ta nhận thấy rằng vật liệu ASTM A106GrB (thép cacbon) có ứng suất cho phép khá tương đồng với vật liệu A312 TP316 (thép không rỉ) ở nhiệt độ dưới 700 độ F. Tuy nhiên, chuyển qua vùng nhiệt độ cao hơn 700 độ F, vật liệu A106GrB có ứng suất cho phép giảm nhanh khi nhiệt độ tăng cao. Trong khi đó, vật liệu A312 TP316 vẫn còn giữ được cơ tính tốt đến 1050 độ F. Điều này là một trong những lý do vì sao người ta thường nói vật liệu thép không rỉ tốt hơn thép cacbon. Tương tự vậy, dựa vào đồ thị chúng ta cũng dễ dàng nhận ra được cơ tính/ ứng suất cho phép của vật liệu thép hơp kim Niken tốt hơn nhiều so với vật liệu thép không rỉ và thép cacbon.
Hẹn gặp lại các bạn trong những bài viết tiếp theo để hiểu thêm về cơ tính và ứng suất cho phép của vật liệu. Khi sử dụng các phần mềm phân tích ứng suất đường ống, các bạn cũng sẽ dễ dàng nhận ra ứng suất cho phép cũng như các thuộc tính khác của vật liệu đã được tích hợp sẵn vào cơ sở dữ liệu của phần mềm. Người dùng chỉ cần chọn đúng tên vật liệu để sử dụng hoặc chỉnh sửa cơ sở dữ liệu khi cần dùng đến.
Chúc các bạn cuối tuần vui vẻ, hẹn gặp lại các bạn vào thứ bảy tuần tiếp theo nhé!