Introduction

Dans tout projet de tuyauterie à grande échelle, qu'il s'agisse de structure ou de transport de fluides, les chefs de projet et les ingénieurs doivent faire face à une variable essentielle et inévitable : Poids. Le poids des tuyaux est le facteur le plus important dans le budget de votre projet. Il dicte vos coûts de logistique et d'expédition, détermine la capacité de grue requise pour le levage, sert d'élément fondamental pour le calcul des charges structurelles et (surtout) constitue la base de votre coût total d'approvisionnement, car la grande majorité des tubes lsaw et ssaw de grand diamètre est vendue à la tonne. De nombreux acteurs du secteur s'appuient sur des tableaux de poids de tubes en acier préétablis, mais un véritable professionnel - un ingénieur, un chef de projet ou un acheteur technique - doit comprendre ce qui suit. comment que la carte est construite. Quelle est la science qui la sous-tend ? Et que faire lorsque votre tube (comme un tube LSAW de 48 pouces sur mesure) ne figure pas dans le tableau standard ? Ce guide répond à ces deux questions. Tout d'abord, nous fournirons les tableaux de référence complets. Deuxièmement, et plus important encore, nous vous donnerons la formule complète de calcul du poids des tuyaux et nous vous expliquerons son fondement : la formule de calcul du poids des tuyaux. densité de l'acier au carbone. Ce guide vous montrera comment calculer le poids d'un tuyau pour n'importe quel tuyau, n'importe quelle taille, n'importe quand.

formule de calcul du poids des tubes en acier.

 

La constante : la densité de l'acier au carbone

Avant tout calcul, vous devez connaître votre constante. Le poids total du tuyau en acier est calculé sur la base de la densité constante du matériau en acier lui-même. La densité est simplement la masse par volume. Bien qu'il puisse y avoir de légères variations entre les alliages, la densité standard de l'acier au carbone typique (le matériau utilisé pour des produits tels que ASTM A53, API 5L, et tube structurel) est un chiffre que tout ingénieur devrait avoir mémorisé. Voici les deux valeurs fondamentales que vous devez mémoriser :

· Métrique : 7850 kg/m³ (ou 7,85 g/cm³)

· Impérial : 490 lb/pi³ (ou 0,2836 lb/in³)

Cette constante est la base. Toutes les formules et tous les chiffres de tous les tableaux de poids standard sont dérivés de cette valeur unique.

La formule de base : Comment calculer le poids des tuyaux

C'est l'outil le plus précieux de ce guide. Un tableau est une référence, mais la formule est un outil universel.

Le premier principe : la logique

La logique de calcul du poids d'un tuyau est simple. Vous ne payez pas pour le “trou” ; vous ne payez que pour l'acier. Le poids est donc de : Poids = Volume de l'acier × Densité de l'acier.

Pour trouver le volume de l'acier, vous devez d'abord trouver la surface transversale de l'acier :

1. Surface transversale = (surface totale du cercle extérieur) - (surface du trou intérieur)

2. Formule d'aire : A = (π/4) * D²

3. Par conséquent, la zone = [ (π/4) * OD² ] - [ (π/4) * ID² ]

(où OD est le diamètre extérieur et ID le diamètre intérieur)

4. Puisque ID = OD - (2 * épaisseur de la paroi), Il est possible de le substituer, mais le calcul est fastidieux.

La formule de l'ingénieur (la méthode des “nombres magiques”)

Pour simplifier l'utilisation quotidienne, les ingénieurs ont mis au point une formule beaucoup plus rapide qui utilise directement le diamètre extérieur (OD) et l'épaisseur de la paroi (WT). Cette formule calcule approximativement la section transversale comme π * (OD - WT) * WT, puis pré-calcule la géométrie (π) et la multiplie par la densité de l'acier au carbone pour créer un seul “chiffre magique” ou facteur de conversion. Il s'agit du formule de calcul du poids des tuyaux par pied (impérial) et poids du tube d'acier par mètre (métrique) que les professionnels utilisent.

Formule métrique (poids en kg par mètre) : W (kg/m) = (OD [mm] - WT [mm]) * WT [mm] * 0,0246615

· W : Poids en kg/mètre

· OD : Diamètre extérieur en millimètres

· WT : Épaisseur de la paroi en millimètres

· 0.0246615: Le “chiffre magique” pour le calcul de l'acier métrique.

Formule impériale (poids en livres par pied) : W (lb/ft) = (OD [in] - WT [in]) * WT [in] * 10.69

· W : Poids en lb/foot

· OD : Diamètre extérieur en pouces

· WT : Épaisseur de la paroi en pouces

· 10.69: Le “chiffre magique” pour le calcul de l'acier impérial.

L'autorité en matière de construction : D'où vient 0,02466 ? Ce n'est pas de la magie, c'est juste de la mathématique. C'est le résultat de (π/1000) * 7,85, qui tient compte de la conversion de la densité de 7,85 g/cm³ en kg/mm³ et de son application aux dimensions en millimètres. Une dérivation plus précise est (OD - WT) * WT * π * (7850 kg/m³) / 1 000 000 (mm²/m²), qui se simplifie en (OD - WT) * WT * 0,0246615..... Le fait de comprendre cela prouve l'autorité de la formule.

L'outil de référence : Tableau des poids des tubes en acier (ASME B36.10M)

Alors que la formule sert au calcul, le tableau sert à la vitesse. Le tableau suivant fournit les poids théorique pour les tailles de tuyaux les plus courantes, telles que définies par la ASME B36.10 standard, calculé à l'aide de la formule ci-dessus. Ce tableau est un outil indispensable pour les ingénieurs et les estimateurs qui travaillent avec des stocks de tuyaux standard.

(Note : SCH = Schedule, STD = Standard Wall, XS = Extra Strong, XXS = Double Extra Strong)

NPS (en) Diamètre extérieur (po) Calendrier Épaisseur de la paroi (po) Poids (lb/pi) Poids (kg/m)
1″ 1.315 SCH 40 / STD 0.133 1.68 2.50
1″ 1.315 SCH 80 / XS 0.179 2.17 3.23
2″ 2.375 SCH 40 / STD 0.154 3.65 5.43
2″ 2.375 SCH 80 / XS 0.218 5.02 7.47
3″ 3.500 SCH 40 / STD 0.216 7.58 11.28
3″ 3.500 SCH 80 / XS 0.300 10.25 15.25
4″ 4.500 SCH 40 / STD 0.237 10.79 16.06
4″ 4.500 SCH 80 / XS 0.337 14.98 22.29
6″ 6.625 SCH 40 / STD 0.280 18.97 28.23
6″ 6.625 SCH 80 / XS 0.432 28.57 42.51
8″ 8.625 SCH 40 / STD 0.322 28.55 42.48
8″ 8.625 SCH 80 / XS 0.500 43.39 64.57
10″ 10.750 SCH 40 / STD 0.365 40.48 60.24
10″ 10.750 SCH 80 / XS 0.500 54.74 81.46
12″ 12.750 SCH 40 / STD 0.406 53.52 79.64
12″ 12.750 SCH 80 / XS 0.500 65.42 97.35
14″ 14.000 SCH 40 / STD 0.438 63.45 94.42
14″ 14.000 SCH 80 / XS 0.594 85.60 127.38
16″ 16.000 SCH 40 / STD 0.500 82.77 123.17
16″ 16.000 SCH 80 / XS 0.656 107.50 159.97
18″ 18.000 SCH 40 / STD 0.562 104.67 155.76
18″ 18.000 SCH 80 / XS 0.750 138.15 205.58
20″ 20.000 SCH 30 / STD 0.500 104.13 155.00
20″ 20.000 SCH 60 / XS 0.812 167.33 249.00
24″ 24.000 SCH 20 / STD 0.375 94.62 140.81
24″ 24.000 SCH 40 / XS 0.688 171.28 254.88
30″ 30.000 SCH STD (20) 0.375 118.66 176.58
30″ 30.000 SCH XS (30) 0.500 157.86 234.92
36″ 36.000 SCH STD (20) 0.375 142.70 212.35
36″ 36.000 SCH 30 0.500 189.92 282.63
48″ 48.000 SCH STD (20) 0.375 190.79 283.90
48″ 48.000 SCH 30 0.500 253.99 377.98

Application pratique

Le tableau ci-dessus est utile, mais que se passe-t-il lorsque votre projet nécessite une spécification non standard ? Pour les Allland's produits de base - grand diamètre Tube d'acier LSAW et Tube d'acier SSAW-vos spécifications sont presque toujours personnalisées. Vous ne trouverez jamais un tuyau “ASME 48 pouces SCH 65”. Votre spécification sera : Diamètre extérieur 1219,2 mm, diamètre extérieur 20 mm. C'est là que le graphique échoue et que la formule devient votre outil le plus important.

Exemple concret : Calcul du poids des tubes LSAW

· Problème : Votre projet nécessite 1 000 mètres de tube LSAW d'un diamètre extérieur de 48 pouces (1219,2 mm) et d'une épaisseur de paroi de 20 mm. Quel est le poids théorique par mètre et quel est le tonnage total pour votre appel d'offres ?

· Données (métriques) :

Diamètre extérieur = 1219,2 mm

WT = 20 mm

· Formule :

W (kg/m) = (OD - WT) * WT * 0,0246615

· Calcul :

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 W ≈ 591,46 kg/mètre

· Tonnage total :

4,5 Poids total = 591,46 kg/m * 1 000 mètres

4,6 Poids total = 591 460 kg

4,7 Tonnage total = 591,46 tonnes métriques

Vous pouvez désormais envoyer votre appel d'offres en toute confiance à Allland pour 591,46 tonnes de tubes LSAW de 1219,2 mm x 20 mm, et vous obtiendrez un devis précis et compétitif basé sur ce tonnage.

Note de l'ingénieur : Poids théorique et poids réel

Là encore, ce dernier conseil est ce qui distingue un acheteur professionnel d'un novice. Le poids que vous venez de calculer est donc le poids théorique. Il s'agit du poids correspondant aux dimensions “nominales” (le nom du tuyau). Le poids réel correspond au poids réel du tuyau si vous le placez sur une balance. Ils ne sont pas identiques car toutes les normes de fabrication ( ie API 5L pour le LSAW ) permet une légère variation ou tolérance dans le produit final. Par exemple : une paroi de 20 mm d'épaisseur peut avoir une tolérance de fabrication de -5% / + 10%. Cela signifie que la paroi peut être aussi fine que 19 mm ou aussi épaisse que 22 mm à n'importe quel endroit. Il s'agit d'une différence essentielle, notamment en ce qui concerne le coût : Le poids théorique est utilisé pour la conception, l'ingénierie et la tarification initiale. Le poids réel (poids à l'échelle) Le poids réel du tube (poids à l'échelle indiqué sur le certificat d'essai de l'usine) est souvent utilisé pour la facturation, en particulier lorsque le montant final à payer est déterminé sur la base de l'équité et de la transparence.

Conclusion

Le fondement de tout calcul du poids d'un tube d'acier est l'élément physique densité de l'acier au carbone-une constante de 7850 kg/m³ (490 lb/ft³). À partir de cette constante, nous obtenons deux outils critiques : le Tableau des poids des tubes en acier pour une référence rapide des tailles standard, et le système universel d'affichage des tailles. Formule de calcul du poids des tuyaux pour tous les projets sur mesure et de grand diamètre. W (kg/m) = (OD - WT) * WT * 0,02466 est l'outil le plus puissant dont dispose l'ingénieur pour cette tâche. En tant que fabricant spécialisé de Tube d'acier LSAW et Tube d'acier SSAW, Allland comprend que des calculs de tonnage précis sont la base du budget de votre projet. Un calcul de poids correct est le début de tout, un contrôle de votre logistique, de votre ingénierie et, surtout, de votre coût d'achat total. Contactez notre équipe technique dès aujourd'hui avec vos exigences précises et nous établirons un devis complet sur la base d'un poids théorique exact, ce qui vous permettra de faire des projets avec certitude.