Berekening van het gewicht van roestvrijstalen buizen: formule, grafieken en koperscontroles

Gewicht per meter: de formule, de constante en waar deze vandaan komt

Gewicht per meter in kilogram is (OD - wanddikte) x wanddikte x 0,02491. De buitendiameter en wanddikte worden ingevoerd in millimeters, het resultaat komt terug in kilogram per meter en 0,02491 is de dichtheidsconstante voor roestvrij staal 304.

De constante is geen bedrijfsgeheim, het is slechts geometrie en dichtheid, in één getal geperst. Een buiswand is een ring, dus het dwarsdoorsnedeoppervlak in vierkante millimeters is gelijk aan pi x (OD - t) x t. Eén meter van dat gedeelte is 1000 mm lang, wat een volume in kubieke millimeter oplevert, en als je het door 1000 deelt, wordt het omgezet in kubieke centimeter. Vermenigvuldig kubieke centimeters met de dichtheid in grammen per kubieke centimeter en je hebt grammen, en deel dit vervolgens door 1000 voor kilogrammen.

Die hele keten valt uiteen in pi gedeeld door 1000, vermenigvuldigd met de dichtheid. Voor 304 is de nominale dichtheid 7,93 g/cm3, dus 0,0031416 x 7,93 = 0,02491. Voor 316L is de nominale dichtheid 8,00 g/cm3, wat 0,02513 oplevert. Er verandert niets anders in de formule als het cijfer verandert. Daarom komen kopers die één constante en één getal onthouden zelden in de problemen.

Het praktische gevolg is dat de keuze van de kwaliteit net zo goed een gewichtsbeslissing is als een corrosiebeslissing. Het gebruik van dezelfde wandbuis met een buitendiameter van 60,3 mm en een wandbuis van 2,77 mm in de 304, 316L en 2205 produceert drie verschillende massa's per meter, en bij een bestelling van 20 ton komt dat verschil direct terecht op de vrachtfactuur en op het hijsplan.

Twee rijen in die tabel zijn het onthouden waard. Duplex is ongeveer 1,7 procent lichter dan 316L bij identieke afmetingen omdat de dichtheid lager is, en Monel 400 is ongeveer 10 procent zwaarder dan 304. Een offerte gebaseerd op de 304-constante voor een bestelling van nikkellegeringen zal het verzendgewicht met enkele honderden kilogrammen per containerlading onderschatten.

Waarom de dichtheidswaarde belangrijker is dan de rekenkunde

De rekenkunde gaat nooit fout, de invoer wel. De meest voorkomende fout bij gewichtsberekeningen is het beschouwen van 7,93 als een universele roestvrije dichtheid, en de tweede meest voorkomende fout is het gebruik van een koolstofstaalconstante van 0,02466 op roestvrij staal.

De nominale dichtheid wordt gepubliceerd, maar het werkelijke cijfer beweegt binnen een smalle band van hitte naar hitte. Het chroom- en nikkelgehalte verschuiven de dichtheid enigszins, en koud werk vermindert deze een fractie. Voor commerciële doeleinden is het nominale cijfer het juiste om te vermelden, omdat inkooporders, fabriekscertificaten en paklijsten allemaal gebaseerd zijn op de nominale dichtheid. Wat u niet moet doen, is een weegbrugtolerantie claimen die kleiner is dan het echte proces kan bieden.

Houd rekening met de spreiding bij een bestelling van 3 ton met een buitendiameter van 25,4 mm en een wandbuis van 2,11 mm. Bij de constante 304 bedraagt ​​het berekende gewicht 1,224 kg/m. Bij de constante van 316 liter is dit 1,235 kg/m. Op 2450 meter buis is dat een opening van 27 kg, klein genoeg om te absorberen, maar een wandtolerantie van 10 procent in dezelfde orde kan de werkelijke massa met 250 kg of meer verplaatsen. Kwaliteitsdichtheid is een afrondingsprobleem; muurtolerantie is de echte.

Waar de dichtheid werkelijk verandert, ligt een commerciële beslissing bij nikkellegeringen en superaustenitische stoffen. Een 904L-warmtewisselaarbundel en een 316L-bundel met identiek aantal buizen hebben ongeveer hetzelfde gewicht, maar een Monel 400-bundel is dat niet, en een Inconel 625-bundel is dat ook niet, met een gewicht van 8,44 g/cm3. De buissteunafstand, het bundelgewicht per kanaal en de kraancapaciteit hebben allemaal de juiste constante nodig voordat de tekening wordt vrijgegeven.

TP316/316L/316H/316Ti austenitische roestvrijstalen buis Molybdeenhoudende naadloze buis in vier varianten van kwaliteit 316, hier relevant voor het controleren van het buisgewicht en de bundelbelasting vóór vrijgave. Bekijk Product →

Vier uitgewerkte voorbeelden die u direct kunt kopiëren

Voorbeeld 1: instrumentenslang, 25,4 mm buitendiameter, 2,11 mm wand, TP316L, lengtes van 6 meter

Trek de muur af van de buitendiameter: 25,4 - 2,11 = 23,29. Vermenigvuldig met de muur: 23,29 x 2,11 = 49,14. Vermenigvuldig met de constante van 316L: 49,14 x 0,02513 = 1,235 kg/m. Eén lengte van 6 meter is 7,41 kg. Een bestelling van 400 lengtes bedraagt ​​2964 kg, of 2.964 ton, vóór verpakking.

Voorbeeld 2: procesleiding, 114,3 mm buitendiameter, 6,02 mm wand, TP304, lengtes van 12 meter

114,3 - 6,02 = 108,28. Vermenigvuldigen met 6,02 = 651,85. Vermenigvuldig met 0,02491 = 16,24 kg/m. Eén lengte van 12 meter is 194,9 kg. Een bestelling van 40 stuks is 7796 kg. Daarom wordt dit formaat normaal gesproken met een kraan afgehandeld in plaats van met een vorkheftruck en nooit boven de heflimiet gebundeld.

Voorbeeld 3: vierkante en rechthoekige buis

Ronde formule is niet van toepassing. Voor rechthoekige holle profielen bedraagt ​​het dwarsdoorsnedeoppervlak 2t x (h b - 2t), waarbij h en w de buitenafmetingen in millimeters zijn. Met ingeklapte dichtheid wordt de 304-versie kg/m = 0,01586 x t x (h b - 2t).

Een vierkante buis van 40 x 40 x 2 mm in 304: 0,01586 x 2 x (40 40 - 4) = 0,01586 x 152 = 2,41 kg/m. Een rechthoek van 40 x 20 x 1,5 mm in 316L: 0,01591 x 1,5 x (40 20 - 3) = 0,01591 x 85,5 = 1,36 kg/m. Het cijfer van 0,01591 is eenvoudigweg 2 x 8,00 / 1000 voor 316L.

Voorbeeld 4: kilogrammen terug omrekenen naar meters

Beschikbare meters per ton = 1000 gedeeld door kg/m. Bij 16,24 kg/m is dat 61,6 meter per ton. Als de klant 5 ton van dezelfde grootte vraagt, is het antwoord 308 meter, oftewel 25 volledige lengtes van 12 meter plus 8 meter restant, wat meestal niet is wat ze willen ontvangen. Rond altijd naar beneden af ​​op een geheel aantal standaardlengtes en vermeld de resulterende hoeveelheid in plaats van de gevraagde hoeveelheid.

Referentietabel: Gewicht per meter voor gangbare ronde maten

De onderstaande tabel is berekend met de 304-constante van 0,02491 en de 316L-constante van 0,02513. Afmetingen volgen de gebruikelijke ASTM- en EN-bestelmaten. Gebruik het voor een eerste schatting en bereken het vervolgens opnieuw met de exacte muur die op de inkooporder staat vermeld, want een wandverschil van 0,2 mm op een kleine buis is een gewichtsverschil van 5 procent.

Lees de tabel door en de schaalverdeling wordt duidelijk. Een verdubbeling van de buitendiameter bij een constante wand verdubbelt ruwweg de massa per meter, terwijl een verdubbeling van de wand bij een constante buitendiameter deze meer dan verdubbelt, omdat gewichtsschalen met wanddikte vermenigvuldigd met de gemiddelde diameter. Op grote OD-buizen domineert de muur het getal, en op kleine OD-buizen domineert de OD het aantal.

Theoretisch gewicht, feitelijk gewicht en de tolerantiekloof

Het berekende gewicht is een theoretisch getal gebaseerd op nominale afmetingen en nominale dichtheid. Gewogen gewicht is wat de weegschaal in de haven aangeeft. De kloof tussen de twee is normaal en wordt bepaald door de toleranties die in de inkooporder zijn geschreven, niet door de formule.

Wanddikte levert de grootste bijdrage. De meeste bestellingen van roestvrijstalen buizen worden geplaatst tegen een wandtolerantieband van plus of min 10 tot 12,5 procent, waarbij het exacte cijfer afhankelijk is van de standaard en de gespecificeerde tolerantieklasse. Een buis besteld op 2,11 mm kan dus de molen verlaten op 2,32 mm en toch conform zijn.

Voer de cijfers opnieuw uit bij die bovenmuur: 25,4 - 2,32 = 23,08, vermenigvuldigd met 2,32 = 53,55, vermenigvuldigd met 0,02513 = 1,346 kg/m tegen een nominale waarde van 1,235 kg/m. Dat is op papier een stijging van 9 procent, en het is een volledig legitiem product.

Lengtetolerantie voegt een tweede, kleinere laag toe. Snijlengtes worden meestal geleverd met een positieve tolerantie, en een millimeter of twee per stuk over 3000 stuks is meetbaar. Ovaliteit, haaksheid van het uiteinde en de schuine of gladde eindtoestand veranderen allemaal enigszins de massa.

Dan is er nog het eerlijke operationele gat: olie, stof, vocht en verpakkingen. Gebundelde buizen met stalen banden, plastic doppen en houten skids wegen routinematig 1 tot 3 procent meer dan de buis alleen. Bij een zending van 20 ton gaat het om maximaal 600 kg verpakking, en dat telt mee voor het laadvermogen van de container, ook al wil niemand de vracht voor hout betalen.

De juiste manier om met dit alles om te gaan, is door het theoretische gewicht op te geven voor de commerciële documenten, de toepasselijke tolerantieklasse duidelijk te vermelden en een werkmarge van 2 tot 4 procent toe te staan ​​bij het boeken van vracht. Kopers die het berekende aantal als een belofte beschouwen, zullen hun week doorbrengen met ruzie maken over een weegbrugticket dat volkomen correct is.

Omgekeerde berekeningen: meters per ton, stuks per bundel, rollen per skid

De meeste echte vragen lopen achteruit. De klant kent het tonnage, of de kraanlimiet, of het laadvermogen van de container, en moet weten hoeveel meter dat vertegenwoordigt.

Meter per ton = 1000 / kg per meter. Stuks per bundel = maximaal bundelgewicht / (kg per meter x lengte). Stukgewicht = kg per meter x lengte. Deze drie lijnen beantwoorden vrijwel elke logistieke vraag die bij een buisaanvraag binnenkomt.

Bewerkte koffer: een klant heeft precies 1000 kg TP304 van 114,3 x 6,02 mm nodig. Bij 16,24 kg/m is dat 61,6 meter. Bij lengtes van 12 meter zijn dat 5 stuks plus een restant van 1,6 meter, dus het praktische antwoord is 5 stuks bij 974 kg, of 6 stuks bij 1169 kg. Beide zijn correct, en de keuze hangt af van de vraag of de klant liever tekort komt of extra voorraad wil hebben.

Als er sprake is van spoel en precisiebuis, wordt het gewichtscijfer rechtstreeks in de verzenddocumentatie en in het machinelaadplan van de klant zelf ingevoerd. Het loont de moeite om zowel kg/m als meters per rol op de paklijst te vermelden, in plaats van de koper de cijfers om te laten draaien.

Roestvrijstalen spiraalbuis en heldere spiraalbuis Heldere spiraalbuis met glad oppervlak, gebruikt in de farmaceutische industrie, voeding en warmtewisselaarservice; Gegevens over het gewicht en de lengte van de spoel ondersteunen verzendplannen. Bekijk Product →

Vracht- en containerlading: waar een afrondingsfout duur wordt

Vracht wordt geprijsd op basis van gewicht of volume, afhankelijk van welke groter is, en roestvrijstalen buizen zitten ongemakkelijk tussen de twee. Een container vol buizen met een kleine diameter zal uit elkaar vallen voordat deze wordt afgewogen. Een container vol pijpen met dikke muren zal lang op gewicht zijn voordat hij uit elkaar valt. Weten met welke u te maken heeft, bepaalt of u 18 ton of 26 ton verzendt.

Voor zendingen met minder dan containerlading is het belastbare gewicht doorgaans het grootste van het werkelijke gewicht in ton en het volume in kubieke meter, dus de conversiefactor is feitelijk 1000 kg per kubieke meter. Buis met een kleine diameter in lange bundels is omvangrijk; controleer het volumetrische getal voordat u ervan uitgaat dat het gewicht bepalend is.

Voor volledige containerladingen heeft een container voor algemeen gebruik van 20 voet op papier een laadvermogen van ongeveer 28 ton, maar de wettelijke limieten op de weg in Europa en Noord-Amerika beperken een beladen container doorgaans dichter bij de 24 tot 25 ton. Een 40 voet container biedt meer volume maar niet proportioneel meer laadvermogen. Daarom reist dichte pijplading vaak in 20 voet dozen.

Bewerkte behuizing: 219,1 x 4,78 mm TP304 bij 25,52 kg/m. Een laadvermogen van 24 ton maakt 940 meter mogelijk. Bij lengtes van 6 meter zijn dat 156 stuks, en de stapel van 156 stuks bij een buitendiameter van 219 mm neemt veel minder in beslag dan een volle 20 voet container, dus deze lading weegt zwaarder. Dezelfde container, gevuld met een buis van 12,7 mm, zou veel minder dan 24 ton kunnen vervoeren, en de vrachtkosten per ton zouden verdrievoudigen.

De bovenstaande grafiek toont dezelfde buis met een buitendiameter van 60,3 mm in vijf wanddiktes, allemaal berekend met de constante 304. Door van 1,65 mm naar 5,54 mm te gaan, wordt de massa per meter meer dan verdrievoudigd, en wordt de limiet voor het laadvermogen drie keer eerder bereikt. Dat is de meest bruikbare gewichtsvergelijking als een projectingenieur vraagt ​​of een zwaardere muur betaalbaar is.

Lengte verandert ook de vrachtberekening op manieren die gemakkelijk over het hoofd worden gezien. Lange lengtes kunnen slecht worden vervoerd in standaardcontainers, en boven de 12 meter moet de buis worden verplaatst op breakbulk- of flatrack-apparatuur, waardoor zowel de snelheid als het laadplan veranderen. Als een project echt lange runs nodig heeft met minder veldlassen, moet het gewicht per stuk worden vergeleken met de hijsapparatuur ter plaatse en met het schip.

Zes plaatsen waar het berekende gewicht afwijkt bij een echte bestelling

Dit zijn de items die meestal een verschil verklaren tussen het berekende cijfer en het verzonden cijfer. Geen daarvan zijn fouten in de formule; het zijn allemaal normale variabelen die moeten worden gekwantificeerd voordat de bestelling wordt verzonden.

Er is een eenvoudige discipline die de meeste geschillen wegneemt. Vermeld in de offerte de rekenmethode, de gebruikte dichtheidsconstante en de tolerantieklasse. Toon vervolgens het theoretische gewicht en het geschatte brutogewicht als twee afzonderlijke kolommen op de paklijst. Kopers stoppen met ruzie maken als beide nummers zichtbaar zijn en beide zijn gelabeld.

Gewichtsgegevens gebruiken om een lichtere, sterkere binnenband te kiezen

Gewicht per meter is niet alleen een logistiek getal. Het is een ontwerpnummer en een van de nuttigste vergelijkingen bij de selectie van roestvrijstalen buizen is die tussen een austenitische kwaliteit en een duplexkwaliteit bij dezelfde drukbelasting.

Duplex S32205 heeft een minimale vloeigrens die grofweg twee en een half keer zo groot is als die van 316L, en duplex is ook iets minder dicht. Door de combinatie kan een duplexbuis vaak worden gespecificeerd met een dunnere wand voor dezelfde ontwerpdruk, en de resulterende buis is aanzienlijk lichter per meter dan het 316L-alternatief. Twee effecten trekken in dezelfde richting: dunnere wand en lagere dichtheid.

Een praktisch voorbeeld: een lijn met een buitendiameter van 60,3 mm, ontworpen rond 316L bij een wand van 3,91 mm, bij 5,49 kg/m, kan in sommige drukklassen worden bediend door een duplexbuis bij een dunnere wand, en de massa per meter daalt ruim onder de 5 kg/m. Op een lange offshore-run met honderden meters buis verandert dat verschil de steunafstand, de bundelgewichten en het installatieplan.

De gewichtsbesparing is reëel, maar niet gratis. Duplex heeft gekwalificeerde lasprocedures, een strengere controle van de warmte-inbreng en een goed reinigingsregime na het lassen nodig. De juiste manier om gewichtsgegevens te gebruiken is als screeningsinstrument: bereken beide opties, vergelijk de geïnstalleerde massa en de laskosten en beslis dan. Gewicht alleen wint zelden het argument, maar het begint vaak een nuttig argument.

S2205 Duplex roestvrijstalen naadloze buis Duplex 2205 naadloze buis voor olie-, gas-, chemische en maritieme diensten, handig bij het vergelijken van corrosiebestendige, zeer sterke buisopties en geïnstalleerd gewicht. Bekijk Product →

Engelse eenheden, conversies en afrondingsregels

Niet iedere inkoper werkt in millimeters en kilogrammen en mengunitsystemen zijn een betrouwbare manier om een verkeerde offerte op te maken. De twee systemen worden netjes geconverteerd zodra de constanten kloppen.

In Engelse eenheden is de formule voor ronde buizen lb/ft = 10,80 x (OD - t) x t, met afmetingen in inches. De constante 10,80 komt overeen met de 304-dichtheid; voor 316L is dit 10,90 en voor duplex is dit 10,63. De reden dat de constante er groot uitziet, is dat hij kan worden opgevouwen in pi, twaalf inch per voet en de dichtheid in ponden per kubieke inch.

Conversies die de moeite waard zijn om bij de hand te houden: 1 kg/m is gelijk aan 0,6720 lb/ft, 1 lb/ft is gelijk aan 1,4882 kg/m, 1 inch is gelijk aan 25,4 mm en 1 short ton is gelijk aan 907,2 kg. Een lengte van 20 voet is 6,096 meter en een lengte van 40 voet is 12,192 meter.

Afronding moet het document volgen. Offertes en orderbevestigingen worden bij kg/m doorgaans afgerond op drie decimalen en bij totaalgewicht op hele kilogrammen. Paklijsten worden per stuk vaak afgerond op twee decimalen, wat een kleine cumulatieve fout kan veroorzaken bij een groot aantal stuks; tel eerst de stukken op en rond vervolgens het totaal af.

Nog één conventie is belangrijk. Het theoretische gewicht is de basis voor de meeste internationale handel in roestvrijstalen buizen en wordt als zodanig vermeld op het fabriekscertificaat. Wanneer een contract het werkelijke gewogen gewicht specificeert, moeten de tolerantieband en de weegmethode in de overeenkomst worden opgenomen, anders meten de twee partijen verschillende dingen.

Een pre-orderchecklist voor gewichtskritieke bestellingen

1. Bevestig de exacte buitendiameter en muur op de inkooporder, niet de dichtstbijzijnde catalogusgrootte.
2. Selecteer de juiste dichtheidsconstante voor de kwaliteit die daadwerkelijk wordt geleverd, niet voor de kwaliteit in de aanvraag.
3. Bepaal of het contract een theoretisch of een feitelijk gewicht heeft en schrijf dit op.
4. Spreek de muurtolerantieklasse af en bereken vervolgens het gewicht op zowel de boven- als de ondergrens.
5. Converteer de tonnage naar hele lengtes en controleer of de rest acceptabel is.
6. Voeg een verpakkingstoeslag van 1 tot 3 procent toe voor het brutogewicht op de verzenddocumenten.
7. Controleer het stukgewicht aan de hand van de kraan of vorkheftruck die beschikbaar is op zowel de laadhaven als de bestemmingslocatie.
8. Herbereken het containerplan op basis van de laadlimiet, niet de volumelimiet, voor dichte lading.

Elk van deze stappen duurt minuten en voorkomt de twee faalwijzen die het meeste kosten: een container die legaal overbeladen is op de weg, en een klant die 20 ton verwachtte en 20,6 ton ontving met een volledig geldig certificaat.

Veelgestelde vragen

Wat is de formule voor het gewicht van roestvrijstalen buizen per meter?

(OD - wanddikte) x wanddikte x 0,02491 voor soort 304, met afmetingen in millimeters en de uitkomst in kilogram per meter. Vervang 0,02513 voor 316L, 0,02450 voor duplex of 0,02765 voor Monel 400.

Waarom verschilt de constante van koolstofstaal?

Omdat de dichtheid anders is. Koolstofstaal gebruikt 0,02466 op basis van 7,85 g/cm3, terwijl roestvrij staal 304 0,02491 gebruikt op basis van 7,93 g/cm3. Als u de koolstofconstante op een roestvrijstalen bestelling gebruikt, wordt het gewicht met ongeveer één procent onderschat.

Hoe nauwkeurig is een berekend gewicht?

Het is exact voor nominale afmetingen en nominale dichtheid. Verwacht bij een fysieke verzending een verschil van 1 tot 4 procent ten opzichte van de wandtolerantie, de toegestane lengte en de verpakking, en houd bij uw offerte rekening met die marge.

Hoe reken ik kilogram per meter om naar meter per ton?

Deel 1000 door het getal kg/m. Bij 16,24 kg/m is één ton 61,6 meter. Dit is de snelste manier om te controleren of een gevraagde hoeveelheid wordt omgezet in een verstandig aantal standaardlengtes.

Werkt de formule voor vierkante en rechthoekige buizen?

Nee, gebruik in plaats daarvan kg/m = 2t x (h b - 2t) x dichtheid / 1000. Voor 304 vereenvoudigt dat tot 0,01586 x t x (h b - 2t) met alle afmetingen in millimeters.

Moet ik het theoretische of werkelijke gewicht opgeven?

Theoretisch gewicht is de internationale norm voor roestvrijstalen buizen en staat vermeld op de meeste fabriekscertificaten. Als het contract een werkelijk gewogen gewicht vereist, specificeer dan schriftelijk de weegmethode en de tolerantieband.

Hoeveel voegt de verpakking toe aan het verzendgewicht?

Typisch 1 tot 3 procent voor omsnoeringsbanden, skids, doppen en verpakking. Bij dikwandige buizen ligt het percentage lager; op dunwandige buizen met een kleine diameter in lange bundels kan deze hoger zijn.

Kan ik het buisgewicht verminderen zonder de buitendiameter te veranderen?

Ja, op twee manieren: specificeer een dunnere wand waar de ontwerpdruk dit toelaat, of ga over op een duplexkwaliteit met een hogere sterkte die een dunnere wand voor hetzelfde gebruik mogelijk maakt. Beide veranderen de massa per meter, en beide veranderen de las- en handlingvereisten.