钢管产生了应力怎么处理
应力是物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。
应力定义为“单位面积上所承受的力”。
“内应力[1]”指组成单一构造的不同材质之间,因材质差异而导致变形方式的不同,继而产生的各种应力。
当材料在外力作用下不能产生位移时,它的几何形状和尺寸将发生变化,这种形变就称为应变(Strain)。材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力.把分布内力在一点的集度称为应力(Stress),应力与微面积的乘积即微正向应力与剪应力内力.或物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力(Stress)。按照应力和应变的方向关系,可以将应力分为正应力σ 和切应力τ,正应力的方向与应变方向平行,而切应力的方向与应变垂直。按照载荷(Load)作用的形式不同,应力又可以分为拉伸压缩应力、弯曲应力和扭转应力
一般来讲,我们不希望材料出现应力,想尽办法消除应力。这里引用三种消除残余应力时效工艺方法:
1)自然时效(NSR)
将工件长时间露天放置(一般长达六个月至一年左右),利用环境温度的季节性变化和时间效应使残余应力释放,由于周期太长和占地面积大,仅适应长期单一品种的批量生产和效果不理想,目前应用的较少。
2)热时效(TSR)(退火)
目前还在广泛采用的传统机械加工方法,其原理是用炉窑将金属结构件加热到一定温度,保温后控制降温,达到消除残余应力的目的,可以保证加工精度和防止裂纹产生。TSR工艺广泛应用于几乎所有机械产品生产厂,在中国有几万家企业每年有数十万吨的机械金属结构件采用TSR,其所消耗的重油、电、煤气和原煤折合标准煤为140-240kg/吨左右,由此可见TSR工艺耗能已不容忽视,其对环境造成的污染之大也是有目共瞩的。
3)振动时效(VSR)
一种可完全取代TSR和NSR的工艺,其原理是用振动消除残余应力,可达到TSR工艺的同样效果,并在许多性能指标上超过TSR。VSR工艺耗能少(是TSR的2%左右)、设备投资少和效率高,其在节能、减少环境污染和提高产品性能方面有卓越的表现,使得这一高新技术在各行各业中有广泛的应用前景。
压力管道应力计算公式,
有,σe=σθ-σr≤[σ]。
一、按照应力分类,管道承受压力载荷产生的应力,属于一次薄膜应力。该应力超过某一限度,将使管道整体变形直至破坏。承受内压的管子,管壁上任一点的应力状态可以用3个互相垂直的主应力来表示,它们是:沿管壁圆周切线方向的环向应力σθ,平行于管道轴线方向的轴向应力σz,沿管壁直径方向的径向应力σr。
二、根据最大剪应力强度理论,材料的破坏由最大剪应力引起,当量应力为最大主应力与最小主应力之差,故强度条件为σe=σθ-σr≤[σ]。
三、管子理论壁厚,仅是按照强度条件确定的承受内压所需的最小管子壁厚。它只考虑了内压这个基本载荷,而没有考虑管子由于制造工艺等方面造成其强度削弱的因素,因此它只反映管道正常部位强度没有削弱时的情况。作为工程上使用的管道壁厚计算公式,还需考虑强度削弱因素。
四、焊缝系数φ,是考虑了确定基本许用应力安全系数时未能考虑到的因素。焊缝系数与管子的结构、焊接工艺、焊缝的检验方法等有关。
五、材料的抗拉强度为σ,压力为P,管子外径D; 管子壁厚δ=(P*D)/(2*σ/S) 其中S 为安全系数;因为P小于7MPa,S选S=8; P小于17.5MPa,S选S=6; P大于17.5MPa,S选S=4; 我们选安全系数为S=6选20钢抗拉强度为410MPa, 故管子可承受的压力P=(2*σ/S*δ)/D=(2*410/6*3)/(10+6) =26.25MPa设定17.5 故安全系数取S=4 故管子可承受的压力P=(2*σ/S*δ)/D=(2*410/4*3)/(10+6)=39.375MPa。
钢管受热达温差达到35度以上时就要考虑热膨胀补偿。
管道必须承受各种负荷才能进行安全有效地输送介质,引起管道应力的主要荷载是温差、压力、介质及管道本身重量,其它还有风载、雪载、地震载荷、集中载荷、支架反力等。
温差应力在管道切割作业中,由于提前做好了管道的保温层、防锈层以及管道表皮的打磨和去除作业,具有温度的管道介质及管道裸漏于空气中,温差超过5摄氏度即表现出管道的温差应力作用。显然,这在我们过去的管道切割作业施工中是没有完全考虑这一管道温差应力而直接切割作。
梁跨度方向钢管的计算
作用于梁跨度方向钢管的集中荷载为梁底支撑方木的支座反力。
钢管的截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为:
W=4.73 cm3;
I=11.36 cm4;
E= 206000 N/mm2;
支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算;集中力P= 2.031 kN
支撑钢管计算简图
最大弯矩 Mmax = 0.433 kN·m ;
最大变形 νmax = 0.849 mm ;
最大支座力 Rmax = 4.603 kN ;
最大应力 σ =M/W= 0.433×106 /(4.73×103)=91.6 N/mm2;
支撑钢管的抗弯强度设计值 [f]=205 N/mm2;
支撑钢管的最大应力计算值 91.6 N/mm2 小于支撑钢管的抗弯强度设计值 205 N/mm2,满足要求。
支撑钢管的最大挠度νmax=0.849mm小于800/150与10 mm,满足要求。
(16Cr25Ni20Si2)高温强度及抗氧化不锈钢,
标准:GB/T 1221-1992
新版标准:GB/T 1221-2007,新牌号:16Cr25Ni20Si2
特性适用范围
具有较高的高温强度及抗氧化性,对含硫气氛较敏感,在 600~800 ℃有析出相的脆化倾向,适于制作承受应力的各种炉用构件。
化学成分
碳 C :≤0.20硅 Si:1.50~2.50锰 Mn:≤1.50硫 S :≤0.030磷 P :≤0.035
铬 Cr:24.00~27.00镍 Ni:18.00~21.00
力学性能
抗拉强度 σb (MPa):≥590条件屈服强度 σ0.2 (MPa):≥295伸长率 δ5 (%):≥35
断面收缩率 ψ (%):≥50硬度 :≤187HB
热处理规范热处理规范:固溶1080~1130℃快冷。金相组织:组织特征为奥氏体型。
交货状态
一般以热处理规范状态交货,其热处理种类在合同中注明;未注明者,按不热处理状态交货。
如果钢材是Q235的,承受压力的承受力计算如下:
假设受压面积=0.1平方米
Q235钢材(A3钢)σb的最小值为400MPa
承受压力F=400×10^6×0.1=4×10^7牛顿≈4000000吨(保守计算)
扩展资料:
在一定面积上,钢材不发生变形,所能承受的最大压力。(保守计算)
ss400是日本钢材材质的一种标示方式,是一种判定标准,相当于国内的Q235号钢(又称作A3钢)。 国外标准的结构钢常按抗拉强度来分类,如SS400(日本是这样标示的),其中400即表示σb的最小值为400MPa超高强度钢是指σb≥1373 Mpa的钢。
试样在拉伸过程中,材料经过屈服阶段后进入强化阶段,随着拉伸横向截面尺寸明显缩小,试样在拉断之前过程中所承受的最大力(Fb),除以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度或者强度极限(σb),单位为N/mm²(MPa)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。
参考资料来源:百度百科-ss400