Contrainte admissible pour les tuyaux ASTM A333 Grade 6 : valeurs et règles de conception

Qu’est-ce que le stress admissible ?

La contrainte admissible est la contrainte maximale qu'un matériau peut supporter en service à long terme-tout en conservant une marge de sécurité contre l'élasticité et la rupture. Il est défini par le code de conception, et non par le fournisseur de matériaux, et constitue la base des calculs d'-épaisseur de paroi et de pression-pour la tuyauterie et les récipients sous pression. Pour les tuyaux en acier au carbone à basse -température tels que ASTM A333 Grade 6, la contrainte admissible doit être lue dans la table des codes pour la température de conception.

Bases matérielles de l'A333 Grade 6

ASTM A333 Grade 6 est un tube sans soudure ou soudé en acier au carbone tué-avec une limite d'élasticité minimale de 240 MPa et une résistance à la traction minimale de 415 MPa. Il a subi un test d'impact Charpy à -45 degrés Celsius, ce qui le qualifie pour un service à froid jusqu'à cette température. Ce grade est largement utilisé pour les canalisations de processus à basse température, les conduites de raccordement de réservoirs de stockage, les échangeurs de chaleur et les systèmes de réfrigération.

Valeurs de contrainte admissibles

Dans le système ASME, la contrainte de base admissible est la moindre d'un tiers de la résistance à la traction minimale et des deux tiers de la limite d'élasticité minimale à température ambiante. Pour l'A333 Grade 6, un tiers de 415 MPa équivaut à environ 138 MPa et les deux tiers de 240 MPa à 160 MPa. Le critère de traction prévaut donc et la valeur tabulée dans l'ASME B31.3 Tableau A-1 et l'ASME Section II Partie D est de 20 000 psi, soit environ 138 MPa. Les codes chinois des canalisations et des récipients sous pression, tels que GB/T 20801 et GB 150, publient une contrainte admissible comparable à température ambiante d'environ 135 MPa pour le même matériau.

Effets de la température et règles de-température basse

La contrainte admissible est fonction de la température. À des températures élevées, la valeur diminue à mesure que la résistance diminue, et les tableaux de codes doivent être lus à la température de conception réelle. Pour le service à froid, la limite importante n'est pas la contrainte admissible mais la température minimale de conception du métal. L'A333 Grade 6 est soumis à des tests d'impact à -45 degrés Celsius ; en dessous de cette température, le code nécessite une évaluation au cas par cas, des tests d'impact supplémentaires ou un matériau différent tel que l'A333 Grade 3. Dans la conception pratique à basse température, la valeur de contrainte ambiante admissible est généralement celle qui régit l'acier au carbone.

Comment appliquer la valeur dans la conception

Dans ASME B31.3, l'épaisseur de paroi minimale requise pour la pression interne est calculée avec la contrainte de base admissible S du tableau A-1, ainsi que la pression de conception, le diamètre extérieur et les facteurs de qualité de joint et de coulée. Le concepteur sélectionne la température de conception et lit la valeur S correspondante, puis applique la formule du code. Pour la conception du code chinois, le tableau des contraintes admissibles correspondant dans GB/T 20801 est utilisé de la même manière. Dans les deux systèmes, la norme de tuyauterie A333 ou SA-333 doit être nommée dans les spécifications du matériau afin que le certificat de l'usine corresponde au matériau répertorié par code.

Idées fausses courantes

La contrainte admissible n'est pas une propriété matérielle imprimée sur le certificat de l'usine ; il s'agit d'une valeur de conception dérivée du code-. Le facteur de sécurité n'est pas appliqué comme un multiplicateur unique de 0,4 comme on le voit parfois dans la littérature simplifiée ; la valeur ASME est dérivée de la résistance à la traction divisée par 3 à température ambiante. La contrainte admissible ne diminue pas progressivement en dessous de -45 degrés Celsius ; la limite applicable à des températures très basses est la température minimale de conception du métal et l'exigence de test d'impact -, et non une contrainte de chute admissible. Enfin, la valeur de la température ambiante ne doit pas être utilisée aveuglément à 300 degrés Celsius, où la table de codes indique déjà un chiffre inférieur.

FAQ

Quelle est la contrainte admissible pour les tuyaux A333 Grade 6 ?

Dans le tableau ASME B31.3 A-1, la contrainte admissible à température ambiante pour le SA-333 Grade 6 est de 20 000 psi, soit environ 138 MPa. Les codes chinois indiquent environ 135 MPa.

Comment la valeur de 138 MPa est-elle calculée ?

C'est un tiers de la résistance à la traction minimale de 415 MPa. Le critère de limite d'élasticité-des deux tiers de 240 MPa donne 160 MPa, donc le critère de traction prévaut.

La contrainte admissible change-t-elle avec la température ?

Oui. Lisez la valeur dans la table de codes à la température de conception. Pour l'acier au carbone, les températures élevées réduisent la contrainte admissible ; pour le service froid, la valeur ambiante prévaut généralement.

L’A333 Grade 6 peut-il être utilisé en dessous de -45 degrés Celsius ?

Pas comme élément de catalogue standard. La qualification Charpy est à -45 degrés Celsius, donc un service plus froid nécessite une évaluation de cas ou un grade d'alliage supérieur tel que l'A333 Grade 3.

Quel est le facteur de sécurité derrière la valeur ASME ?

À température ambiante, la contrainte de base admissible utilise la résistance à la traction minimale divisée par 3, les deux-tiers-du-critère d'élasticité étant vérifiés en parallèle.

Pourquoi les valeurs ASME et GB diffèrent-elles ?

Les codes de pression chinois appliquent leurs propres facteurs de sécurité et tableaux de température, qui donnent environ 135 MPa pour le même matériau à température ambiante.