مخطط وزن الأنابيب الفولاذيةدليل الحساب (بناءً على الكثافة)

مقدمة

في أي مشروع أنابيب واسع النطاق، سواءً كان مشروعاً إنشائياً أو لنقل السوائل، يجب على مديري المشاريع والمهندسين التعامل مع متغير أساسي واحد لا يمكن تجنبه: الوزن. وزن الأنابيب هو العامل الوحيد الأكثر أهمية في ميزانية مشروعك. فهو يحدد التكاليف اللوجستية وتكاليف الشحن، ويحدد سعة الرافعة المطلوبة للرفع، ويعمل كمدخل أساسي لحسابات الحمل الهيكلي، و (الأهم من ذلك) هو أساس التكلفة الإجمالية للمشتريات، حيث أن الغالبية العظمى من أنابيب المنشار ذات القطر الكبير وأنابيب المنشار تباع بالطن. يعتمد الكثيرون في الصناعة على مخططات وزن الأنابيب الفولاذية المعدة مسبقًا، ولكن يجب على المحترف الحقيقي - مهندس أو مدير مشروع أو مشترٍ فني - أن يفهم كيف تم بناء هذا المخطط. ما هو العلم وراء ذلك؟ وماذا تفعل عندما لا يكون الأنبوب الخاص بك (مثل أنبوب LSAW مقاس 48 بوصة مخصص المواصفات) غير موجود في المخطط القياسي؟ يوفر هذا الدليل كلا الأمرين. أولاً، سنقدم المخططات المرجعية الشاملة. ثانيًا، والأهم من ذلك، سنقدم لك معادلة وزن الأنبوب الهندسية الكاملة وشرح أساسها: معادلة كثافة الفولاذ الكربوني. سيوضح لك هذا الدليل كيفية حساب وزن الأنبوب لأي أنبوب، بأي حجم، وفي أي وقت.

الثابت: كثافة الفولاذ الكربوني

قبل إجراء أي عملية حسابية، عليك معرفة الثابت الخاص بك. يتم حساب الوزن الكامل للأنبوب الفولاذي بناءً على الكثافة الثابتة للمادة الفولاذية نفسها. الكثافة هي مجرد كتلة لكل حجم. على الرغم من أنه يمكن أن تكون هناك اختلافات طفيفة بين السبائك، إلا أن الكثافة القياسية للصلب الكربوني النموذجي (المادة المستخدمة في منتجات مثل ASTM A53 و API 5L و الأنابيب الهيكلية) هو الرقم الذي يجب أن يحفظه كل مهندس، وإليك القيمتين الأساسيتين اللتين يجب عليك حفظهما:

· القياس: 7850 كجم/م³ (أو 7.85 جم/سم مكعب)

· إمبراطوري 490 رطل/قدم³ (أو 0.2836 رطل/بوصة مكعبة)

هذا الثابت هو حجر الأساس. كل معادلة وكل رقم في كل جدول وزن قياسي مشتق من هذه القيمة الوحيدة.

المعادلة الأساسية: كيفية حساب وزن الأنبوب

هذه هي الأداة الأكثر قيمة في هذا الدليل. الرسم البياني هو مرجع، لكن الصيغة هي أداة عالمية.

المبدأ الأول: المنطق

منطق حساب وزن الأنبوب بسيط. أنت لا تدفع ثمن “الثقب”؛ أنت تدفع ثمن الفولاذ فقط. ولذلك، فإن الوزن هو: الوزن = حجم الفولاذ × كثافة الفولاذ.

لإيجاد حجم الصلب، يجب أولاً إيجاد مساحة المقطع العرضي للصلب:

1. مساحة المقطع العرضي = (المساحة الكلية للدائرة الخارجية) - (مساحة الحفرة الداخلية)

2. معادلة المساحة: أ = (π/4) * D²* ²

3. ولذلك، فإن المنطقة = [ (π/4) * OD²] - [(π/4) * ID²]

(حيث OD هو القطر الخارجي والمعرف هو القطر الداخلي)

4. منذ المعرف = OD - (2 * سُمك الجدار), ، يمكنك التعويض بهذا، ولكن العملية الحسابية مرهقة.

معادلة المهندس (طريقة “الرقم السحري”)

لتبسيط ذلك للاستخدام اليومي، طور المهندسون معادلة أسرع بكثير تستخدم القطر الخارجي (OD) وسُمك الجدار (WT) مباشرةً. تقارب هذه الصيغة مساحة المقطع العرضي على أنها π * (OD - WT) * WT ثم تحسب مسبقًا الهندسة (π) وتضربها في كثافة الفولاذ الكربوني لإنشاء “رقم سحري” واحد أو عامل تحويل. هذا هو معادلة وزن الأنبوب لكل قدم (إمبراطوري) و وزن الأنبوب الفولاذي لكل متر (متري) التي يستخدمها المحترفون.

الصيغة المترية (الوزن بالكيلوغرام لكل متر): W (كجم/م) = (OD [مم] - WT [مم]) * WT [مم] * 0.0246615

· W: الوزن بالكيلوغرام/متر

· OD: القطر الخارجي بالملليمتر

· دبليو تي: سُمك الجدار بالملليمتر

· 0.0246615: “الرقم السحري” لحساب الفولاذ المتري.

الصيغة الإمبراطورية (الوزن بالرطل لكل قدم): W (رطل/قدم) = (OD [بوصة] - WT [بوصة]) * WT [بوصة] * 10.69

· W: الوزن بالرطل/قدم

· OD: القطر الخارجي بالبوصة

· دبليو تي: سُمك الجدار بالبوصة

· 10.69: “الرقم السحري” لحساب الفولاذ الإمبراطوري.

هيئة البناء: من أين يأتي 0.02466؟ هذا ليس سحرًا؛ إنها مجرد عملية حسابية. إنه ناتج (π/1000) * 7.85، وهو ما يمثل تحويل الكثافة 7.85 جم/سم مكعب إلى كجم/م³ وتطبيقه على الأبعاد بالملليمتر. وهناك عملية اشتقاق أكثر دقة هي (OD - WT) * WT * π * (7850 كجم/م³) / 1,000,000 (مم²/م²)، والتي يمكن تبسيطها إلى (OD - WT) * WT * 0.024666615.... فهم هذا يثبت صلاحية المعادلة.

الأداة المرجعية: مخطط وزن أنابيب الصلب (ASME B36.10M)

في حين أن الصيغة للحساب، فإن الرسم البياني للسرعة. يوفر الرسم البياني التالي الوزن النظري بالنسبة لأحجام الأنابيب الأكثر شيوعًا كما هو محدد في ASME B36.10 القياسي، محسوبًا باستخدام المعادلة أعلاه. هذا الرسم البياني أداة لا غنى عنها للمهندسين والمقدّرين الذين يعملون مع مخزونات الأنابيب القياسية.

(ملحوظة: (SCH = جدول زمني، STD = جدار قياسي، XS = قوي جدًا، XXS = قوي جدًا مضاعف)

التطبيق العملي

المخطط أعلاه مفيد، ولكن ماذا يحدث عندما يتطلب مشروعك مواصفات غير قياسية؟ بالنسبة لـ آلاندز المنتجات الأساسية - القطر الكبير أنابيب الصلب LSAW و أنابيب الصلب SSAW-دائمًا ما تكون مواصفاتك مخصصة تقريبًا. لن تجد أبدًا أنبوب “ASME 48 بوصة SCH 65”. ستكون المواصفات الخاصة بك: العمق 1219.2 مم، الوزن 20 مم. هذا هو المكان الذي يفشل فيه المخطط، وتصبح الصيغة أهم أدواتك.

مثال من العالم الحقيقي: حساب وزن أنبوب LSAW

· المشكلة: يتطلب مشروعك 1,000 متر من أنابيب LSAW بقطر خارجي 48 بوصة (1219.2 مم) وسُمك جدار يبلغ 20 مم. ما هو الوزن النظري لكل متر، وما هي الحمولة الإجمالية لطلبك للعرض؟

· البيانات (متري):

OD = 1219.2 مم

الوزن الإجمالي = 20 مم

· الصيغة:

W (كجم/م) = (OD - WT) * WT * 0.0246615

· الحساب:

4.1 W = (1219.2 - 20) * 20 * 0.0246615

4.2 W = (1199.2) * 20 * 0.0246615

4.3 W = 23984 * 0.0246615

4.4 واط ≈ 591.46 كجم/متر

· إجمالي الحمولة:

4.5 الوزن الإجمالي = 591.46 كجم/م * 1,000 متر

4.6 الوزن الإجمالي = 591,460 كجم

4.7 مجموع الحمولة = 591.46 طن متري

الآن يمكنك بثقة إرسال طلب عرض الأسعار الخاص بك إلى ألاند لـ 591.46 طن من أنابيب LSAW مقاس 1219.2 مم × 20 مم، وستحصل على عرض أسعار دقيق وتنافسي بناءً على تلك الحمولة.

ملاحظة المهندس: الوزن النظري مقابل الوزن الفعلي

هنا مرة أخرى، هذه النصيحة الأخيرة هي ما يميز المشتري المحترف عن المبتدئ. إذاً، الوزن الذي قمت بحسابه للتو هو الوزن النظري. هذا هو الوزن للأبعاد “الاسمية” (اسم الأنبوب). أما الوزن الفعلي فيشير إلى الوزن الحقيقي للأنبوب إذا وضعته على ميزان. وهما ليسا متماثلين لأن كل معايير التصنيع (أي API 5L ل LSAW) يسمح بتفاوت أو تفاوت بسيط في المنتج النهائي. على سبيل المثال: سمك الجدار 20 مم يمكن أن يكون -5% / + 10% تفاوت في التصنيع. وهذا يعني أن الجدار في أي نقطة قد يكون سمكه 19 مم أو سمكه 22 مم. وهذا فرق حاسم، خاصةً فيما يتعلق بالتكلفة: يتم تطبيق الوزن النظري لأغراض التصميم والهندسة والتسعير الأولي. الوزن الفعلي (الوزن بالميزان) غالبًا ما يُستخدم الوزن الفعلي للأنبوب (الوزن بالميزان الذي يتم الإبلاغ عنه في شهادة اختبار المطحنة) في الفوترة وإعداد الفواتير خاصةً عندما يتم تحديد الاستحقاق النهائي على أساس العدالة والشفافية.

الخاتمة

أساس كل حساب وزن الأنبوب الفولاذي هو الجسم الفيزيائي كثافة الفولاذ الكربوني-ثابت 7850 كجم/م³ (490 رطل/قدم³). ومن هذا الثابت، نحصل على أداتين حاسمتين: الثابت مخطط وزن أنابيب الصلب للرجوع السريع إلى المقاسات القياسية، و معادلة وزن الأنبوب لجميع المشاريع المخصصة وذات الأقطار الكبيرة. W (كجم/متر) = (OD - WT) * WT * 0.02466 هي أقوى أداة للمهندس في هذه المهمة. بصفتنا شركة متخصصة في تصنيع أنابيب الصلب LSAW و أنابيب الصلب SSAW, ألاند تدرك أن الحسابات الدقيقة للوزن بالطن هي أساس ميزانية مشروعك. فالحساب الصحيح للوزن هو بداية كل شيء، وهو عنصر تحكم في الخدمات اللوجستية والهندسية والأهم من ذلك تكلفة الشراء الإجمالية. اتصل بفريقنا الفني اليوم مع متطلباتك الدقيقة وسنقوم بإصدار عرض أسعار شامل على أساس الوزن النظري الدقيق، مما يتيح لك وضع مشروعك بكل تأكيد.