La densité de l’acier inoxydable n’est pas un chiffre. Dans toutes les qualités utilisées pour les tubes enroulés, les lignes de commande et les câbles d'instruments, la concentration varie entre environ 7,70 et 8,10 g/cm3, et cette répartition ne se transforme en charge réelle que lorsqu'elle est multipliée par 5 000 mètres de tube sur une bobine ou par une corde de 3 000 mètres suspendue dans un puits. Une erreur de densité d’un pour cent sur une chaîne de dix tonnes équivaut à 100 kilogrammes que personne n’a mis dans le tableau de charge.
Ce que mesure réellement la densité du matériau SS
La densité du matériau SS est la masse d'acier inoxydable par unité de volume, et pour les qualités de tubes pour champs pétrolifères, elle est normalement comprise entre 7,70 et 8,10 g/cm3 à température ambiante.
La densité du matériau SS est une propriété de l'alliage, pas de sa forme : un capillaire de 6 mm et un tuyau de 2 pouces de même qualité partagent une densité, et seul leur volume diffère.
La densité est la masse divisée par le volume, donc les unités comptent autant que la valeur. Une teneur indiquée à 7,93 g/cm3 équivaut également à 7 930 kg/m3 et 495 lb/pi3. La densité spécifique, le chiffre imprimé sur la plupart des certificats d'usine, est le même nombre avec les unités supprimées, car l'eau se situe à 1 000 g/cm3.
Conversions d'unités pour l'acier inoxydable de nuance 304 à une densité nominale de 7,93 g/cm3. | Unité | Valeur | Où il est utilisé |
| g/cm3 | 7.93 | Chiffre de référence standard |
| kg/m3 | 7 930 | Calculs de structure et de charge |
| kg/dm3 | 7.93 | Données des usines européennes |
| lb/po3 | 0.286 | Tableaux de poids des tubes américains |
| lb/ft3 | 495 | Estimations de vrac et d’expédition |
| Densité spécifique | 7.93 | Certificats d'usine, sans unité |
La densité à elle seule ne vous dira pas combien pèse un tube. Le poids est la densité multipliée par le volume, donc une usine qui maintient la densité à plus ou moins 0,02 g/cm3 mais dont le poids est de huit pour cent expédie toujours une corde plus lourde que le tableau de charge supposé. Les deux tolérances doivent être lues ensemble.
Densité de l'acier inoxydable par qualité
Le grade 304 se situe à près de 7,93 g/cm3, le 316 à 8,00 g/cm3, le 316L à 7,98 g/cm3, le 321 à 7,90 g/cm3 et le duplex 2205 à 7,80 g/cm3.
Densité à température ambiante des qualités d'acier inoxydable utilisées dans les tubes, les lignes de commande et les câbles des champs pétrolifères. | Note | UNS | g/cm3 | Utilisation typique des champs pétrolifères |
| 304 | S30400 | 7.93 | Tubes enroulés, lignes de contrôle, tubes généraux |
| 304L | S30403 | 7.90 | Tube soudé avec contrôle strict du carbone |
| 316 | S31600 | 8.00 | Fluides de puits contenant du chlorure, tubes d'instruments |
| 316L | S31603 | 7.98 | Gaines de câbles, quincaillerie de finition |
| 321 | S32100 | 7.90 | Service haute température |
| 2205 duplex | S32205 | 7.80 | Flowlines et lignes de contrôle à haute résistance |
| 430 ferritique | S43000 | 7.70 | Garnitures et pièces sans pression |
Chaque 0,10 g/cm3 de différence de densité équivaut à environ 1,3 pour cent du poids total du même tube.
Le modèle est facile à lire. Le nickel à 8,90 g/cm3 et le molybdène à 10,2 g/cm3 augmentent la densité, c'est pourquoi le 316 avec 2 à 3 % de molybdène est le plus dense des deux qualités les plus performantes. Le chrome à 7,19 g/cm3 et le réseau de ferrite cubique centré sur le corps le tirent vers le bas, c'est pourquoi le 430 et le duplex sont plus bas. La famille des 18-8 ans derrière la plupart de ces niveaux est décomposée dans ce répartition des qualités et de la composition .
Les tableaux publiés diffèrent jusqu'à 0,05 g/cm3 pour la même qualité, car ils ont été mesurés sur des températures différentes ou arrondis différemment. Lorsqu'une marge de charge est inférieure à 3 pour cent, prenez la densité du certificat de l'usine plutôt que d'une page de catalogue.
Ce qui change le numéro en service
Pour un travail en charge à température ambiante, une seule valeur suffit. Trois effets modifient la densité de l’acier inoxydable, et seul le premier d’entre eux compte généralement.
Température
L'acier inoxydable austénitique se dilate à mesure qu'il chauffe, donc la densité diminue. L'expansion linéaire du 304 est d'environ 17,3 microdéformations par degré Celsius et la variation volumétrique est environ trois fois supérieure, donc entre la température ambiante et 700 °C, la densité du 304 passe de 7,93 à environ 7,65 g/cm3.
Travail à froid
L'étirage et l'enroulement peuvent former un peu de martensite induite par la contrainte, qui emballe les atomes moins efficacement. Le 304 travaillé à froid mesure généralement 7,88 à 7,91 g/cm3, soit environ 0,3 % de moins que le chiffre recuit. Petit, mais cela explique pourquoi deux bobines d'une même qualité peuvent différer sur un pont-bascule.
Alliage et variation de chaleur à chaleur
L'ajout de 2 pour cent de molybdène à une chimie de type 304 augmente la densité d'environ 0,07 g/cm3, tandis qu'une structure entièrement ferritique la diminue de 0,2 g/cm3 ou plus. La variation entre les températures au sein d'une même qualité reste normalement inférieure à 0,02 g/cm3.
Règle de fonctionnement : traitez l'acier inoxydable de la série 300 comme 7,93 g/cm3 à moins que la marge de charge ne soit inférieure à 3 %, puis utilisez la valeur certifiée pour la chaleur.
De la densité au poids par mètre de tube
Le poids par mètre d'un tube rond en acier inoxydable est égal à pi multiplié par (OD moins paroi) multiplié par paroi multiplié par densité, divisé par 1 000, avec OD et paroi en millimètres et densité en g/cm3.
W (kg/m) = 3,1416 x (OD - t) x t x densité / 1000
Facteurs de raccourci : 0,02491 pour 304, 0,02513 pour 316, 0,02450 pour duplex 2205
En divisant pi par la densité par 1 000, la formule est réduite à un seul facteur par qualité, c'est pourquoi les tableaux de poids des tubes sont imprimés par qualité plutôt que par famille d'alliages.
Un tube de 1,5 pouce de 38,1 mm de diamètre extérieur avec une paroi de 0,095 pouce de 2,41 mm en grade 316 donne 0,02513 fois 2,41 fois 35,69, soit 2,16 kg/m. Le même tube en 304 circule à 2,14 kg/m. Vingt grammes par mètre, c'est du bruit ; sur une bobine de 5 000 mètres, cela représente environ 100 kilogrammes.
- Confirmez le diamètre extérieur et le mur à partir du certificat de l'usine, et non à partir du dessin nominal.
- Calculez la section transversale : l'aire est égale à 3,1416 fois (OD moins mur) fois le mur.
- Multipliez par la densité pour obtenir la masse par mètre.
- Multipliez par la longueur totale, puis ajoutez les raccords, le câble et le matériel de bobine pour la charge réelle.
7.93 Densité g/cm3, grade 304
0.02491 facteur de poids, tube 304
2.16 kg/m, 1,5 po x 0,095 po, 316
10,8 tonnes 5 000 m de ce tube
Pourquoi le nombre est important au fond et sur la bobine
La densité alimente le côté charge de chaque décision de tube : poids du cordage, capacité du moulinet, capacité du treuil et limites de transport.
316 inoxydable 8.00
304 inoxydable 7.93
Acier au carbone 7.85
Duplex 2205 7.80
Titane 4.51
Aluminium 2.70
Trois chiffres suivent pour un travail typique de 3 000 mètres.
- Dans l'air, 3 000 m de tube 316 de 1,5 pouce sur 0,095 pouce pèsent environ 6,5 tonnes.
- Dans une saumure de densité 1,5, le facteur de flottabilité est de 1 moins 1,5 divisé par 7,93, soit 0,81, donc le poids immergé est d'environ 5,3 tonnes.
- Le même tube sur une bobine de 5 000 m pèse 10,8 tonnes avant comptage de la bobine, du câble et des raccords.
Tuyau d'huile continu en acier inoxydable pour le reconditionnement et le forage de puits Les tubes continus en qualités 316L, 316, 304, Incoloy et duplex conviennent au reconditionnement, à la diagraphie et au forage de puits, y compris les travaux typiques de 3 000 mètres. Voir le produit → La densité change le poids, pas la force. La pression d'éclatement et d'effondrement provient de l'épaisseur de la paroi, de la limite d'élasticité et de l'ovalité, donc changer de qualité permet d'acheter environ un pour cent tandis que couper le mur en coûte dix pour cent et coûte une pression nominale.
Une ligne de contrôle d'un quart de pouce avec une paroi de 0,035 pouce en 316 pèse environ 0,12 kg/m, donc 8 000 mètres sur une bobine représentent un peu moins d'une tonne, suffisamment léger pour être utilisé à partir d'une petite plate-forme de reconditionnement.
Pipeline de commande hydraulique et tube capillaire en acier inoxydable La ligne de contrôle 316 d’un quart de pouce pèse environ 0,12 kg/m ; Vérifiez soigneusement la densité du matériau et de l'unité pour la surveillance de la pression, l'injection de produits chimiques et le contrôle des vannes. Voir le produit → Série austénitique 300
- Densité 7,90 à 8,00 g/cm3
- Rendement recuit 205 à 310 MPa
- Meilleure flexibilité pour les tubes enroulés
- Non magnétique une fois complètement recuit
Duplex 2205
- Densité 7,80 g/cm3, environ 1,5 pour cent plus léger
- Rendement 450 à 550 MPa
- Une résistance plus élevée permet une paroi plus fine
- Un contrôle plus strict du soudage et de la ferrite est nécessaire
Cinq erreurs de densité qui atteignent des spécifications réelles
La plupart des erreurs de densité dans les spécifications des tubes proviennent du mélange de matériaux, d'unités de mélange ou du fait de supposer que le nombre est exact.
- En utilisant 7,85 g/cm3 comme chiffre pour l’acier. C'est de l'acier au carbone ; appliqué au 316, il sous-estime le poids d’environ 1,9 pour cent.
- Mélanger lb/ft3 avec kg/m3. 495 contre 7 930 est un facteur de seize, et cela se produit le plus souvent lorsqu'un tableau de poids américain répond à un bon de commande métrique.
- Utilisation d'un mur nominal. Une tolérance de paroi de plus ou moins 10 pour cent déplace la masse bien plus que n'importe quel choix de qualité au sein de la série 300.
- Ignorer la flottabilité. Dans une saumure de densité 1,5, le poids effectif de la corde représente environ 81 pour cent de son poids en air.
- En supposant une densité sur un certificat. Les températures varient d'environ 0,02 g/cm3, et cela dépend de la tolérance des parois.
Mettez la densité et la tolérance des murs sur la même ligne de bon de commande. Un chiffre de poids sans bande de tolérance ne constitue pas une spécification.
Les raccords et les connecteurs ajoutent une masse petite mais réelle à chaque joint, et leur comportement sous l'échelle des vibrations avec la charge portée par l'ensemble de la corde, ils appartiennent donc au même calcul.
Joint de virole en acier inoxydable pour tuyauterie de fluides et de gaz Les raccords ajoutent des charges de masse et de vibration ; cette borne à virole 304/316L est évaluée entre 0 et 20 MPa pour le pétrole, l'eau et le gaz, avec une densité austénitique proche de 8 000 kg/m³. Voir le produit → Foire aux questions
Quelle est la densité de l’acier inoxydable en kg/m3 ?
La plupart des qualités austénitiques se situent entre 7 900 et 8 000 kg/m3 à température ambiante. La qualité 304 est généralement estimée à 7 930 kg/m3 et la qualité 316 à 8 000 kg/m3.
L'acier inoxydable est-il plus dense que l'acier au carbone ?
Légèrement. L'acier au carbone pèse environ 7,85 g/cm3 et l'acier inoxydable 304, 7,93 g/cm3, soit environ un pour cent de plus, donc une commande de dix tonnes d'acier au carbone devient environ 10,1 tonnes d'acier inoxydable.
La densité de l’acier inoxydable change-t-elle avec la température ?
Oui. La dilatation thermique la réduit d'environ 3 à 4 pour cent entre la température ambiante et 700 °C. Les estimations de charge à température élevée doivent donc utiliser une densité réduite plutôt que la valeur du catalogue.
Comment calculer le poids d’un tube inox à partir de sa densité ?
Multipliez pi par (OD moins mur) par mur par densité et divisez par 1000, avec les dimensions en millimètres et la densité en g/cm3. Pour 304, le raccourci est de 0,02491 fois le temps de mur (OD moins mur) en kilogrammes par mètre.
Si deux fournisseurs proposent le même tube avec des poids au mètre différents, la densité en est rarement la raison. Demandez d'abord la tolérance du mur.
Les tableaux de densité publiés constituent un point de départ. La valeur certifiée de la chaleur, ainsi que la tolérance du mur qui l'accompagne, font partie du calcul de la charge.
Si la densité, la tolérance du mur et le poids par mètre doivent être confirmés par rapport à une chaîne spécifique, envoyez le diamètre extérieur, le mur, la qualité et la longueur totale avec la demande via le page de contact et les chiffres reviennent avec le devis.
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