Mục 3. Độ bền thiết kế
3.1. Độ bền kéo thiết kế (f) Độ bền kéo thiết kế được sử dụng với các công thức trong Quy chuẩn này và được đưa ra trong Bảng 3.3.1 của TCVN 8366: 2010. Các độ bền kéo thiết kế cho các vật liệu không đưa ra trong Bảng 3.3.1 của TCVN 8366: 2010 phải được xác định theo Bảng 3.3.7 của TCVN 8366: 2010 làm cơ sở để thiết kế. Với các độ bền thiết kế đó, phải áp dụng những thông số sau một cách phù hợp:
a) Hệ số bền mối hàn;
b) Hệ số làm yếu do khoét lỗ;
c) Hệ số chất lượng đúc được lấy theo một trong các thông số sau: (i) Thép đúc cacbon, thép cacbon-mangan, thép hợp kim thấp và hợp kim cao: 0,80. (ii) Gang cầu và kim loại màu: 0,90. (iii) Với (i) và (ii), khi được kiểm nghiệm bởi thử nghiệm bổ sung theo TCVN 6008: 1,0. (iv) Gang: 1,0. Với một số thiết bị áp lực hoạt động dưới điều kiện đặc biệt và theo yêu cầu của người thiết kế, có thể chấp nhận giảm độ bền thiết kế để: - Giới hạn độ võng trong các cụm lắp kín; - Cho phép mỏi bất thường, sự mỏi do ăn mòn hay điều kiện ăn mòn ứng suất; - Cho phép tuổi thọ kéo dài cá biệt, hay - Đưa ra các điều kiện thiết kế khác không dự kiến được nằm trong tiêu chuẩn độ bền thiết kế trong Bảng 3.3.7 của TCVN 8366: 2010.
3.2. Độ bền kéo thiết kế cho vật liệu phủ (vật liệu nhiều lớp) và vật liệu lót Các yêu cầu sau áp dụng:
a) Các lớp lót chống ăn mòn: Chiều dày của vật liệu sử dụng cho lớp lót phải không bao gồm trong tính toán chiều dày thành cần thiết của bình được lót. Độ bền thiết kế phải là độ bền của vật liệu cơ bản đưa ra trong Bảng 3.3.1 của TCVN 8366: 2010 tại nhiệt độ thiết kế;
b) Tấm được phủ toàn bộ không tính độ dày của lớp phủ: Trừ trường hợp được phép trong (c), các tính toán thiết kế cần dựa trên cơ sở chiều dày tổng của tấm được phủ trừ đi chiều dày tối thiểu định mức của lớp phủ. Phần chiều dày vượt quá hợp lý của lớp phủ thực hay của kim loại hàn chống ăn mòn có thể đưa vào trong tính toán thiết kế như một chiều dày tương đương của vật liệu cơ sở. Giá trị độ bền thiết kế sẽ là giá trị đưa ra cho vật liệu cơ sở trong Bảng 3.3.1 của TCVN 8366: 2010 tại nhiệt độ thiết kế;
c) Tấm được phủ toàn bộ có tính độ dày lớp phủ: Khi các mối nối tấm được hoàn thiện bằng lớp kim loại hàn chống ăn mòn trên mối hàn nối vật liệu cơ sở nhằm mục đích phục hồi lớp phủ, thì tính toán thiết kế có thể dựa trên việc sử dụng độ bền thiết kế cho vật liệu cơ sở đưa ra trong Bảng 3.3.1 của TCVN 8366: 2010 , sử dụng chiều dày tổng bằng: t = tb + tc x Trong đó: tb Chiều dày danh nghĩa của vật liệu cơ sở trừ đi phần bổ sung do ăn mòn, tính bằng milimét (mm); tc Chiều dày danh nghĩa của vật liệu phủ trừ đi phần bổ sung do ăn mòn tính bằng milimét (mm); fc Độ bền kéo thiết kế cho lớp phủ ở nhiệt độ thiết kế, tính bằng megapascal (MPa); fb Độ bền kéo thiết kế cho vật liệu cơ bản ở nhiệt độ thiết kế, tính bằng megapascal (MPa); Khi fc lớn hơn fb, thì giá trị fc/fb phải lấy bằng 1. Các bình hàn mà trong đó lớp phủ được gộp trong tính toán chiều dày thành phải là bình cấu tạo loại 1 hoặc 2A (xem Bảng 1.4) khi chịu áp suất trong.
d) Khi các ống được làm từ vật liệu composit cùng các điều kiện tải trọng khác cho phép thì phải sử dụng các yêu cầu của 3.2.(c).
3.3. Độ bền kéo thiết kế cho ứng dụng nhiệt độ thấp Độ bền kéo thiết kế ở nhiệt độ làm việc nhỏ nhất dưới 50oC phải không vượt quá các giá trị đưa ra trong Bảng 3.3.1 của TCVN 8366: 2010 và Bảng 3.21.5 của TCVN 8366: 2010 ở 50oC trừ trường hợp nêu ra tại 3.4. Nhiệt độ làm việc nhỏ nhất ở độ bền này phải được xác định tại 6.
3.4. Độ bền kéo thiết kế giảm đối với ứng dụng nhiệt độ thấp Các thép ống, thép tấm, thép rèn, các chi tiết đúc, mối hàn bằng thép cacbon và cacbon-mangan có thể được sử dụng ở nhiệt độ giảm đến dưới 50oC nhiệt độ cho phép về độ bền thiết kế của các bình khi áp suất và ứng suất bị giảm ở nhiệt độ thấp, ví dụ như với khí hóa lỏng trong các bình làm lạnh.
3.5. Độ bền nén thiết kế (fc) Độ bền nén thiết kế ngoại trừ gang phải:
a) Không vượt quá độ bền kéo thiết kế;
b) Tuân theo các yêu cầu của 3.7.5 cho thân chịu nén dọc trục;
c) Tuân theo các yêu cầu của 3.9 đối với các bình chịu áp suất ngoài. Chú thích: Khi xảy ra sự uốn, xoắn của bộ phận do các tải trọng khác mà không phải áp suất bên ngoài, thì nên thực hiện một phân tích để xác định ứng suất làm việc an toàn. Với các chi tiết gang khi độ bền kéo thiết kế dựa trên hệ số an toàn là 10 (xem đoạn A8 của Bảng 3.3.7 của TCVN 8366: 2010), thì độ bền nén thiết kế sẽ không vượt quá 2 lần giá trị đưa ra trong Bảng 3.3.1 của TCVN 8366: 2010 .
3.6. Độ bền cắt thiết kế (fs) Khi ứng suất cắt xuất hiện một mình, độ bền cắt thiết kế phải không vượt quá 60% giá trị đưa ra trong Bảng 3.3.1 của TCVN 8366: 2010 và phải không vượt quá 80% giới hạn cắt đối với chốt bulông, đinh tán, hay cấu trúc tương tự có thể bị đứt (hỏng) mà không bị giảm tiết diện.
3.7. Độ bền dọc trục thiết kế (fb) Độ bền dọc trục thiết kế không quá 160% giá trị đưa ra trong Bảng 3.3.1 của TCVN 8366: 2010 .
3.8. Độ bền uốn thiết kế cho chi tiết gang Với các chi tiết gang khi độ bền kéo thiết kế dựa trên độ an toàn là 10 (xem Bảng 3.3.7 của TCVN 8366: 2010 ), độ bền uốn thiết kế sẽ không vượt quá 150% của giá trị đưa ra trong Bảng 3.3.1 của TCVN 8366: 2010.
3.9. Độ bền thiết kế cao hơn Theo quyết định thay đổi hệ số an toàn thiết kế từ 4,0 đến 3,5 đối với Rm, độ bền thiết kế hiện có trong tiêu chuẩn này có thể thay đổi như đưa ra tại 3.10. Việc sử dụng độ bền thiết kế cao hơn các giá trị đưa ra trong Bảng 3.3.1 của TCVN 8366: 2010 là được phép áp dụng cho các vật liệu và bình trừ trường hợp sau:
a) Các chi tiết đúc;
b) Các bích;
c) Các chi tiết lắp xiết;
d) Các bình có thể vận chuyển được. Hệ số 3,5 có thể được sử dụng với giá trị Rm để xác định độ bền kéo thiết kế. Trong trường hợp này, độ bền thiết kế sẽ được xác định từ: (i) Bảng 3.10. đối với vật liệu được lựa chọn; hay (ii) Như cho phép bởi Bảng 3.3.7 của TCVN 8366: 2010.