Obliczanie ciężaru rur ze stali nierdzewnej: wzory, wykresy i kontrole kupującego

Waga na metr: wzór, stała i skąd ona pochodzi

Waga na metr w kilogramach to (OD - grubość ściany) x grubość ściany x 0,02491. Średnicę zewnętrzną i grubość ścianki wprowadza się w milimetrach, wynik podaje się w kilogramach na metr, a 0,02491 to stała gęstości dla stali nierdzewnej gatunku 304.

Stała nie jest tajemnicą handlową, to po prostu geometria i gęstość ujęte w jedną liczbę. Ściana rury jest pierścieniem, więc jej pole przekroju poprzecznego w milimetrach kwadratowych wynosi pi x (OD - t) x t. Jeden metr tego odcinka ma długość 1000 mm, co daje objętość w milimetrach sześciennych, a podzielenie przez 1000 zamienia ją na centymetry sześcienne. Pomnóż centymetry sześcienne przez gęstość w gramach na centymetr sześcienny, a otrzymasz gramy, a następnie podziel przez 1000, aby otrzymać kilogramy.

Cały łańcuch składa się z liczby pi podzielonej przez 1000 i pomnożonej przez gęstość. Dla 304 gęstość nominalna wynosi 7,93 g/cm3, a więc 0,0031416 x 7,93 = 0,02491. Dla 316L gęstość nominalna wynosi 8,00 g/cm3, co daje 0,02513. Nic innego we wzorze nie zmienia się wraz ze zmianą oceny, dlatego kupujący, którzy zapamiętują jedną stałą i jedną liczbę, rzadko wpadają w kłopoty.

Praktyczną konsekwencją jest to, że wybór gatunku jest w równym stopniu decyzją dotyczącą masy, jak i korozji. Użycie tej samej rury o średnicy zewnętrznej 60,3 mm i średnicy ścianki 2,77 mm w modelach 304, 316L i 2205 daje trzy różne masy na metr, a w przypadku zamówienia o masie 20 ton różnica ta jest bezpośrednio widoczna na fakturze za fracht i planie podnoszenia.

Warto zapamiętać dwa wiersze w tej tabeli. Duplex jest o około 1,7 procent lżejszy niż 316L przy identycznych wymiarach, ponieważ ma mniejszą gęstość, a Monel 400 jest o około 10 procent cięższy niż 304. Wycena oparta na stałej 304 dla zamówienia stopu niklu będzie zaniżać wagę przesyłki o kilkaset kilogramów ładunku kontenerowego.

Dlaczego wartość gęstości ma większe znaczenie niż arytmetyka

Arytmetyka nigdy się nie myli, wprowadzanie danych tak. Najczęstszym błędem w obliczeniach masy jest traktowanie 7,93 jako uniwersalnej gęstości stali nierdzewnej, a drugim najczęstszym błędem jest stosowanie stałej stali węglowej wynoszącej 0,02466 w zamówieniu stali nierdzewnej.

Gęstość nominalna jest publikowana, ale rzeczywista wartość waha się w wąskim przedziale od ciepła do ciepła. Zawartość chromu i niklu nieznacznie przesuwa gęstość, a obróbka na zimno zmniejsza ją ułamkowo. Do celów komercyjnych należy podać wartość nominalną, ponieważ zamówienia zakupu, certyfikaty huty i listy pakowania opierają się na gęstości nominalnej. Nie powinieneś robić, gdy tolerancja wagi pomostowej jest większa niż jest to możliwe w rzeczywistym procesie.

Rozważ rozrzut dla 3-tonowego zamówienia o średnicy zewnętrznej 25,4 mm i rurze ściennej 2,11 mm. Przy stałej 304 obliczona waga wynosi 1,224 kg/m. Przy stałej 316L wynosi ona 1,235 kg/m. Na 2450 metrach rury jest to różnica 27 kg, wystarczająco mała, aby wchłonąć, ale 10-procentowa tolerancja ścianki w tej samej kolejności może spowodować przesunięcie rzeczywistej masy o 250 kg lub więcej. Gęstość ocen jest kwestią zaokrągleń; tolerancja ściany jest prawdziwa.

Tam, gdzie gęstość rzeczywiście się zmienia, decyzja komercyjna dotyczy stopów niklu i materiałów superaustenitycznych. Wiązka wymienników ciepła 904L i wiązka 316L o identycznej liczbie rur mają mniej więcej taką samą wagę, ale wiązka Monel 400 nie ma takiej wagi, podobnie jak wiązka Inconel 625 przy 8,44 g/cm3. Rozstaw podpór rurowych, ciężar wiązki na kanał i udźwig dźwigu muszą mieć prawidłowe wartości stałe przed opublikowaniem rysunku.

Rura ze stali austenitycznej TP316/316L/316H/316Ti Rura bez szwu z dodatkiem molibdenu w czterech wariantach gatunku 316, istotna w tym przypadku do sprawdzania ciężaru rury i obciążenia wiązki przed zwolnieniem. Zobacz produkt →

Cztery sprawdzone przykłady, które możesz bezpośrednio skopiować

Przykład 1: rurka instrumentu, średnica zewnętrzna 25,4 mm, ścianka 2,11 mm, TP316L, długość 6 metrów

Odejmij ścianę od OD: 25,4 - 2,11 = 23,29. Pomnóż przez ścianę: 23,29 x 2,11 = 49,14. Pomnóż przez stałą 316L: 49,14 x 0,02513 = 1,235 kg/m. Jeden odcinek o długości 6 metrów waży 7,41 kg. Zamówienie na 400 odcinków waży 2964 kg, czyli 2,964 tony przed zapakowaniem.

Przykład 2: rura procesowa, średnica zewnętrzna 114,3 mm, ścianka 6,02 mm, TP304, długość 12 metrów

114,3 - 6,02 = 108,28. Pomnóż przez 6,02 = 651,85. Pomnóż przez 0,02491 = 16,24 kg/m. Jedna długość 12 metrów wynosi 194,9 kg. Zamówienie składające się z 40 sztuk wynosi 7796 kg, dlatego też ten rozmiar jest zwykle obsługiwany za pomocą dźwigu, a nie wózka widłowego i nigdy nie jest pakowany w wiązkę powyżej limitu udźwigu.

Przykład 3: rura kwadratowa i prostokątna

Okrągła formuła nie ma zastosowania. Dla prostokątnego przekroju zamkniętego pole przekroju poprzecznego wynosi 2t x (hw - 2t), gdzie h i w to wymiary zewnętrzne w milimetrach. Po złożeniu gęstości wersja 304 wynosi kg/m = 0,01586 x t x (wys. szer. - 2t).

Rura kwadratowa 40 x 40 x 2 mm w 304: 0,01586 x 2 x (40 40 - 4) = 0,01586 x 152 = 2,41 kg/m. Prostokąt 40 x 20 x 1,5 mm w 316L: 0,01591 x 1,5 x (40 20 - 3) = 0,01591 x 85,5 = 1,36 kg/m. Liczba 0,01591 to po prostu 2 x 8,00 / 1000 dla 316L.

Przykład 4: zamiana kilogramów z powrotem na metry

Dostępne metry na tonę = 1000 podzielone przez kg/m. Dla 16,24 kg/m, czyli 61,6 metra na tonę. Jeśli klient prosi o 5 ton tego samego rozmiaru, odpowiedź brzmi: 308 metrów, czyli 25 pełnych 12-metrowych odcinków plus 8 metrów pozostałości, co zwykle nie jest tym, co chce otrzymać. Zawsze zaokrąglaj w dół do całkowitej liczby standardowych długości i podawaj wynikowy tonaż, a nie żądany tonaż.

Tabela referencyjna: Waga na metr dla popularnych rozmiarów okrągłych

Poniższa tabela została obliczona ze stałą 304 wynoszącą 0,02491 i stałą 316L wynoszącą 0,02513. Wymiary odpowiadają typowym rozmiarom zamówieniowym ASTM i EN. Użyj go do pierwszego oszacowania, a następnie przelicz ponownie, uwzględniając dokładną ściankę podaną w zamówieniu, ponieważ różnica w ściankach wynosząca 0,2 mm na małej rurce oznacza 5% różnicy w masie.

Przeczytaj całą tabelę, a skalowanie stanie się oczywiste. Podwojenie OD przy stałej ścianie z grubsza podwaja masę na metr, podczas gdy podwojenie ściany przy stałej OD ponad dwukrotnie ją zwiększa, ponieważ waga skaluje się wraz z grubością ścianki pomnożoną przez średnią średnicę. Na dużej rurze OD ściana dominuje, a na małej rurze OD dominuje średnica zewnętrzna.

Masa teoretyczna, masa rzeczywista i luka tolerancji

Obliczona masa jest wartością teoretyczną opartą na wymiarach nominalnych i gęstości nominalnej. Zważona waga jest taka, jak wskazuje waga w porcie. Różnica między nimi jest normalna i zależy od tolerancji zapisanych w zamówieniu, a nie według wzoru.

Grubość ścianki ma największy wpływ. Większość zamówień na rury ze stali nierdzewnej jest składana w oparciu o zakres tolerancji ściany w zakresie od plus minus 10 do 12,5 procent, przy czym dokładna wartość zależy od określonej normy i klasy tolerancji. Zatem rura zamówiona o średnicy 2,11 mm może opuścić młyn o średnicy 2,32 mm i nadal być zgodna.

Oblicz ponownie dla tej górnej ściany: 25,4 – 2,32 = 23,08, pomnożone przez 2,32 = 53,55, pomnożone przez 0,02513 = 1,346 kg/m wobec nominalnego 1,235 kg/m. Na papierze oznacza to 9-procentowy wzrost i jest to całkowicie legalny produkt.

Tolerancja długości dodaje drugą, mniejszą warstwę. Długości cięcia są zwykle dostarczane z dodatnią tolerancją i można zmierzyć milimetr lub dwa milimetry na sztukę w 3000 kawałkach. Owalność, prostopadłość końców i stan skosu lub gładkiego końca - wszystko to nieznacznie zmienia masę.

Następnie pojawia się uczciwa luka operacyjna: olej, kurz, wilgoć i opakowanie. Złożona rura ze stalowymi paskami, plastikowymi nasadkami i drewnianymi płozami zwykle waży od 1 do 3 procent więcej niż sama rura. Przy przesyłce 20 tonowej, czyli aż 600 kg opakowania, jest to wliczane do ładowności kontenera, mimo że nikt nie chce płacić za fracht drewna.

Właściwym sposobem poradzenia sobie z tym wszystkim jest podanie wagi teoretycznej w dokumentach handlowych, jasne określenie obowiązującej klasy tolerancji i uwzględnienie marginesu roboczego w wysokości od 2 do 4 procent przy rezerwacji frachtu. Kupujący, którzy traktują obliczoną liczbę jako obietnicę, spędzą tydzień na kłóceniu się z kwitem na wadze, który jest całkowicie poprawny.

Obliczenia odwrotne: metry na tonę, sztuki w wiązce, cewki na płozę

Większość prawdziwych pytań ma charakter odwrotny. Klient zna tonaż, limit dźwigu lub ładowność kontenera i musi wiedzieć, ile to metrów.

Metrów na tonę = 1000 / kg na metr. Sztuk w wiązce = limit wagi wiązki / (kg na metr x długość). Masa sztuki = kg na metr x długość. Te trzy linie odpowiadają na prawie wszystkie pytania logistyczne, które pojawiają się wraz z zapytaniem o tubę.

Sprawa przepracowana: klient potrzebuje dokładnie 1000 kg TP304 o wymiarach 114,3 x 6,02 mm. Przy 16,24 kg/m, czyli 61,6 metra. Przy długości 12 metrów oznacza to 5 sztuk plus 1,6 m resztki, zatem praktyczną odpowiedzią jest 5 sztuk po 974 kg lub 6 sztuk po 1169 kg. Obydwa są poprawne, a wybór zależy od tego, czy klient woli być krótki, czy nosić ze sobą dodatkowy zapas.

W przypadku cewek i rur precyzyjnych wartość masy jest uwzględniana bezpośrednio w dokumentacji wysyłkowej oraz w planie załadunku maszyny klienta. Opłaca się publikować na liście pakowania zarówno kg/m, jak i metry na szpulę, zamiast pozostawiać kupującemu odwrócenie liczb.

Rura wężownicza ze stali nierdzewnej i jasna wężownica Jasna wężownica o gładkiej powierzchni stosowana w przemyśle farmaceutycznym, spożywczym i wymiennikach ciepła; Dane dotyczące masy i długości kręgów wspierają plany wysyłkowe. Zobacz produkt →

Ładunek ładunku i kontenera: gdzie błąd zaokrąglenia staje się kosztowny

Koszt frachtu jest wyceniany na podstawie wagi lub objętości, w zależności od tego, która wartość jest większa, a rura ze stali nierdzewnej jest niewygodnie umiejscowiona pomiędzy nimi. Pojemnik pełen rurki o małej średnicy zostanie rozciągnięty w kostkę, zanim zważy się. Pojemnik pełen rur o grubych ściankach będzie ważył na długo przed pokrojeniem w kostkę. Wiedza o tym, z kim masz do czynienia, decyduje o tym, czy wysyłasz 18 ton, czy 26 ton.

W przypadku przesyłek mniejszych niż kontenery obciążona masa jest zazwyczaj większą z rzeczywistej masy w tonach i objętości w metrach sześciennych, więc współczynnik przeliczeniowy wynosi w praktyce 1000 kg na metr sześcienny. Rura o małej średnicy w długich wiązkach jest nieporęczna; sprawdź wartość objętościową, zanim założysz, że waga będzie obowiązywać.

W przypadku ładunków pełnych kontenerów, 20-stopowy kontener ogólnego przeznaczenia ma nośność na papierze około 28 ton, ale ograniczenia prawne w Europie i Ameryce Północnej zwykle ograniczają załadowany kontener do 24–25 ton. Kontener o długości 40 stóp zapewnia większą objętość, ale nie proporcjonalnie większą ładowność, dlatego też ładunek gęstych rur często przewozi się w skrzyniach o długości 20 stóp.

Obudowa po przeróbce: 219,1 x 4,78 mm TP304 przy 25,52 kg/m. Ładowność 24 ton pozwala na przebycie 940 metrów. Przy długości 6 metrów oznacza to 156 sztuk, a stos 156 sztuk przy średnicy zewnętrznej 219 mm zajmuje znacznie mniej niż pełny kontener o długości 20 stóp, więc ten ładunek waży. Ten sam kontener wypełniony rurą o średnicy 12,7 mm przewoziłby znacznie mniej niż 24 tony, a koszt transportu za tonę potroiłby się.

Powyższy wykres przedstawia tę samą rurę o średnicy zewnętrznej 60,3 mm w pięciu grubościach ścianek, wszystkie obliczone przy użyciu stałej 304. Przejście z 1,65 mm na 5,54 mm powoduje ponad trzykrotny wzrost masy na metr, a granica ładowności osiągana jest trzy razy szybciej. Jest to najbardziej przydatne porównanie masy, gdy inżynier projektu pyta, czy cięższa ściana jest przystępna cenowo.

Długość zmienia również kalkulację frachtu w sposób, który łatwo przeoczyć. Długie odcinki są źle transportowane w standardowych kontenerach, a powyżej około 12 metrów rura musi poruszać się na sprzęcie luzem lub na stojaku płaskim, co zmienia zarówno szybkość, jak i plan załadunku. Jeżeli projekt rzeczywiście wymaga długich serii i mniejszej liczby spawów w terenie, należy sprawdzić wagę jednej sztuki względem sprzętu dźwigowego na miejscu oraz statku.

Sześć miejsc, w których obliczona waga zmienia się w przypadku rzeczywistego zamówienia

Są to elementy, które najczęściej wyjaśniają różnicę pomiędzy wartością obliczoną a wartością wysłaną. Żaden z nich nie jest błędem we wzorze; wszystkie są normalnymi zmiennymi, które należy określić ilościowo przed wysyłką zamówienia.

Istnieje prosta dyscyplina, która usuwa większość sporów. W ofercie należy podać metodę obliczeń, zastosowaną stałą gęstości i klasę tolerancji. Następnie pokaż masę teoretyczną i szacunkową masę brutto w dwóch oddzielnych kolumnach na liście przewozowym. Kupujący przestają się kłócić, gdy obie liczby są widoczne i obie są oznaczone.

Korzystanie z danych dotyczących masy w celu wybrania lżejszej i mocniejszej rurki

Waga na metr to nie tylko liczba logistyczna. Jest to numer projektu i jedno z najbardziej przydatnych porównań przy wyborze rur ze stali nierdzewnej dotyczy gatunku austenitycznego i gatunku duplex przy tym samym ciśnieniu.

Duplex S32205 ma minimalną granicę plastyczności około dwa i pół razy większą niż 316L, a duplex jest również nieco mniej gęsty. To połączenie oznacza, że ​​często można zastosować rurę duplex o cieńszej ściance przy tym samym ciśnieniu projektowym, a uzyskana rura jest znacznie lżejsza na metr w porównaniu z alternatywą 316L. Dwa efekty ciągną w tym samym kierunku: cieńsza ściana i mniejsza gęstość.

Praktyczna ilustracja: przewód o średnicy zewnętrznej 60,3 mm zaprojektowany dla 316L przy ściance 3,91 mm i 5,49 kg/m może w niektórych klasach ciśnienia być obsługiwany przez rurę duplex o cieńszej ściance, a masa na metr spada znacznie poniżej 5 kg/m. W przypadku długiego odcinka morskiego z setkami metrów rur różnica ta zmienia rozstaw podpór, ciężar wiązek i plan instalacji.

Oszczędność na wadze jest realna, ale nie jest darmowa. Duplex wymaga wykwalifikowanych procedur spawania, ściślejszej kontroli dopływu ciepła i odpowiedniego reżimu czyszczenia po spawaniu. Prawidłowym sposobem wykorzystania danych dotyczących masy jest użycie narzędzia przesiewowego: oblicz obie opcje, porównaj zainstalowaną masę i koszt spawania, a następnie podejmij decyzję. Sama waga rzadko wygrywa kłótnię, ale często rozpoczyna pożyteczną.

Rura bez szwu ze stali nierdzewnej typu duplex S2205 Rura bez szwu Duplex 2205 do zastosowań w przemyśle naftowym, gazowym, chemicznym i morskim, przydatna przy porównywaniu opcji rur odpornych na korozję o wysokiej wytrzymałości i zainstalowanej masy. Zobacz produkt →

Jednostki imperialne, konwersje i zasady zaokrąglania

Nie każdy kupujący pracuje w milimetrach i kilogramach, a systemy jednostek mieszających to niezawodny sposób na przedstawienie błędnej wyceny. Obydwa systemy konwertują czysto, gdy stałe są prawidłowe.

W jednostkach imperialnych wzór na rurę okrągłą to lb/ft = 10,80 x (OD - t) x t, a wymiary podano w calach. Stała 10,80 odpowiada gęstości 304; dla 316L jest to 10,90, a dla duplexu 10,63. Powodem, dla którego stała wygląda na dużą, jest to, że składa się ona w pi, dwanaście cali na stopę i gęstość w funtach na cal sześcienny.

Przeliczenia, które warto mieć pod ręką: 1 kg/m równa się 0,6720 lb/ft, 1 lb/ft równa się 1,4882 kg/m, 1 cal równa się 25,4 mm, a 1 tona amerykańska równa się 907,2 kg. Długość 20 stóp wynosi 6,096 m, a długość 40 stóp to 12,192 m.

Zaokrąglenia powinny być zgodne z dokumentem. Oferty i potwierdzenia zamówień zwykle zaokrągla się do trzech miejsc po przecinku w kg/m i do pełnych kilogramów w przeliczeniu na masę całkowitą. Listy pakowania często zaokrąglają liczbę sztuk do dwóch miejsc po przecinku, co może wprowadzić niewielki skumulowany błąd w przypadku dużej liczby sztuk; najpierw dodaj kawałki, a następnie zaokrąglij całość.

Liczy się jeszcze jedna konwencja. Masa teoretyczna stanowi podstawę w większości międzynarodowego handlu rurami ze stali nierdzewnej i jest podana w certyfikacie walcowni. Jeżeli w umowie podana jest rzeczywista ważona waga, należy w umowie zapisać zakres tolerancji i sposób ważenia, w przeciwnym razie obie strony mierzą różne rzeczy.

Lista kontrolna przedsprzedażowa dla zamówień o wadze krytycznej

1. Potwierdź dokładną średnicę zewnętrzną i ściankę w zamówieniu, a nie najbliższy rozmiar katalogowy.
2. Wybierz właściwą stałą gęstości dla faktycznie dostarczanego gatunku, a nie gatunku z zapytania.
3. Zdecyduj, czy umowa jest na wagę teoretyczną czy rzeczywistą i zapisz to.
4. Uzgodnij klasę tolerancji ściany, a następnie oblicz ciężar zarówno w górnej, jak i dolnej granicy.
5. Przelicz tonaż na pełne długości i sprawdź, czy pozostała część jest akceptowalna.
6. Dodaj naddatek na opakowanie w wysokości od 1 do 3 procent do wagi brutto w dokumentach wysyłkowych.
7. Sprawdź ciężar elementu względem dźwigu lub wózka widłowego dostępnego zarówno w porcie załadunku, jak i w miejscu docelowym.
8. W przypadku gęstych ładunków przelicz plan kontenera na podstawie limitu ładowności, a nie limitu objętości.

Każdy z tych kroków zajmuje kilka minut i zapobiega dwóm najbardziej kosztownym awariom: kontenerowi, który jest legalnie przeciążony na drodze oraz klientowi, który spodziewał się 20 ton, a otrzymał 20,6 tony z całkowicie ważnym certyfikatem.

Często zadawane pytania

Jaki jest wzór na masę rury ze stali nierdzewnej na metr?

(OD - grubość ścianki) x grubość ścianki x 0,02491 dla gatunku 304, z wymiarami w milimetrach i wynikiem w kilogramach na metr. Zastąp 0,02513 dla 316L, 0,02450 dla duplex lub 0,02765 dla Monel 400.

Dlaczego stała różni się od stali węglowej?

Ponieważ gęstość jest inna. W stali węglowej zastosowano 0,02466 w przeliczeniu na 7,85 g/cm3, natomiast w stali nierdzewnej 304 zastosowano 0,02491 w przeliczeniu na 7,93 g/cm3. Użycie stałej węgla w przypadku stali nierdzewnej zaniża wagę o około jeden procent.

Jak dokładna jest obliczona waga?

Jest dokładny dla wymiarów nominalnych i gęstości nominalnej. W przypadku przesyłki fizycznej spodziewaj się różnicy od 1 do 4 procent w zakresie tolerancji ściany, dopuszczalnej długości i opakowania, a następnie wyceniaj, mając na uwadze ten margines.

Jak przeliczyć kilogramy na metr na metry na tonę?

Podziel 1000 przez liczbę kg/m. Przy 16,24 kg/m jedna tona to 61,6 metra. Jest to najszybszy sposób sprawdzenia, czy żądany tonaż przekłada się na rozsądną liczbę standardowych długości.

Czy wzór działa dla rur kwadratowych i prostokątnych?

Nie, zamiast tego użyj kg/m = 2t x (wys. szer. - 2t) x gęstość / 1000. Dla 304 upraszcza to do 0,01586 x t x (wys. szer. - 2t) przy wszystkich wymiarach w milimetrach.

Czy powinienem podawać wagę teoretyczną czy rzeczywistą?

Masa teoretyczna jest międzynarodową normą dla rur ze stali nierdzewnej i jest podana w większości certyfikatów hut. Jeżeli w umowie wymagana jest masa rzeczywista, należy pisemnie określić sposób ważenia i zakres tolerancji.

Jak opakowanie zwiększa wagę przesyłki?

Zwykle od 1 do 3 procent na wiązanie, płozy, zakrętki i owijanie. W przypadku rur o grubych ściankach odsetek ten jest niższy; na cienkościennych rurach o małej średnicy w długich wiązkach może być wyższa.

Czy mogę zmniejszyć masę rury bez zmiany średnicy zewnętrznej?

Tak, na dwa sposoby: określić cieńszą ściankę, jeśli pozwala na to ciśnienie projektowe, lub przejść na gatunek duplex o wyższej wytrzymałości, który pozwala na cieńszą ściankę do tego samego zadania. Obydwa zmieniają masę na metr i oba zmieniają wymagania dotyczące spawania i obsługi.