SS Materialdensitet: Densitetsdiagram av rostfritt stål och vägledning för viktberäkning

Vad SS-materialdensitet faktiskt mäter

SS-materialdensitet är massan av rostfritt stål per volymenhet, och för oljefältsrörkvaliteter anges den normalt mellan 7,70 och 8,10 g/cm3 vid rumstemperatur.

Densitet är massa dividerat med volym, så enheterna har lika stor betydelse som värdet. En klass som anges till 7,93 g/cm3 är också 7 930 kg/m3 och 495 lb/ft3. Specifik vikt, den siffra som är tryckt på de flesta brukscertifikat, är samma nummer med enheterna borttagna, eftersom vattnet ligger på 1 000 g/cm3.

Enbart densiteten kommer inte att berätta vad ett rör väger. Vikt är densitet multiplicerad med volym, så en kvarn som håller densiteten till plus eller minus 0,02 g/cm3 men som har en vägg med åtta procent tung, skickar fortfarande en sträng som är tyngre än vad lastdiagrammet antog. De två toleranserna måste läsas tillsammans.

Densitet av rostfritt stål efter klass

Klass 304 ligger nära 7,93 g/cm3, 316 vid 8,00 g/cm3, 316L vid 7,98 g/cm3, 321 vid 7,90 g/cm3 och duplex 2205 vid 7,80 g/cm3.

Mönstret är lätt att läsa. Nickel vid 8,90 g/cm3 och molybden vid 10,2 g/cm3 drar upp densiteten, vilket är anledningen till att 316 med 2 till 3 procent molybden är den tätare av de två arbetshästkvaliteterna. Krom på 7,19 g/cm3 och det kroppscentrerade kubiska ferritgittret drar ner det, varför 430 och duplex sitter lägre. 18-8-familjen bakom de flesta av dessa betyg packas upp i detta uppdelning av betyg och sammansättning .

Publicerade tabeller stämmer inte överens med upp till 0,05 g/cm3 för samma kvalitet, eftersom de mättes på olika heat eller avrundades olika. Om en lastmarginal är under 3 procent, ta densiteten från brukscertifikatet snarare än en katalogsida.

Vad ändrar numret i tjänst

För belastningsarbete i rumstemperatur räcker ett värde. Tre effekter flyttar rostfritt ståls densitet, och bara den första av dem spelar vanligtvis roll.

Temperatur

Austenitiskt rostfritt material expanderar när det värms upp, så densiteten sjunker. Linjär expansion för 304 är cirka 17,3 mikrotöjning per grad Celsius och volymetrisk förändring är cirka tre gånger så stor, så mellan rumstemperatur och 700 C sjunker densiteten för 304 från 7,93 till cirka 7,65 g/cm3.

Kallt arbete

Dragning och lindning kan bilda lite töjningsinducerad martensit, som packar atomer mindre effektivt. Kallbearbetad 304 mäter vanligtvis 7,88 till 7,91 g/cm3, ungefär 0,3 procent under den glödgade siffran. Liten, men det förklarar varför två spolar av en kvalitet kan skilja sig åt på en våg.

Legering och värme till värme variation

Att lägga till 2 procent molybden till en kemi av 304-typ ökar densiteten med cirka 0,07 g/cm3, medan en helt ferritisk struktur minskar den med 0,2 g/cm3 eller mer. Variationen mellan värmen i en enskild klass håller sig normalt inom 0,02 g/cm3.

Från densitet till vikt per meter rör

Vikt per meter av ett runt rostfritt rör är pi multiplicerat med (OD minus vägg) multiplicerat med vägg multiplicerat med densitet, dividerat med 1000, med OD och vägg i millimeter och densitet i g/cm3.

Genom att dividera pi gånger densiteten med 1000 kollapsar formeln till en enda faktor per kvalitet, vilket är anledningen till att rörviktstabeller skrivs ut per kvalitet snarare än per legeringsfamilj.

Ett 1,5 tums rör med 38,1 mm OD med en 0,095 tum vägg på 2,41 mm i klass 316 ger 0,02513 gånger 2,41 gånger 35,69, eller 2,16 kg/m. Samma rör i 304 går 2,14 kg/m. Tjugo gram per meter är buller; över en rulle på 5 000 meter är det cirka 100 kilo.

1. Bekräfta OD och vägg från brukscertifikatet, inte från den nominella ritningen.
2. Träna ut tvärsnittet: arean är lika med 3,1416 gånger (OD minus vägg) gånger väggen.
3. Multiplicera med graddensiteten för att få massa per meter.
4. Multiplicera med den totala längden och lägg sedan till beslag, kabel och rulle för den verkliga belastningen.

Varför numret är viktigt i borrhålet och på rullen

Densiteten matar lastsidan av varje rörbeslut: strängvikt, rullekapacitet, vinschklassificering och transportgränser.

Tre nummer följer för ett typiskt 3 000 meters jobb.

• I luft väger 3 000 m av 1,5 tum gånger 0,095 tum 316-rör cirka 6,5 ​​ton.
• I 1,5 specifik vikt saltlake är flytfaktorn 1 minus 1,5 dividerat med 7,93, eller 0,81, så den nedsänkta vikten är cirka 5,3 ton.
• Samma rör på en 5 000 m rulle är 10,8 ton innan rullen, kabeln och beslagen räknas.

Kontinuerligt oljerör i rostfritt stål för borrning och borrning Kontinuerliga slangar i 316L, 316, 304, Incoloy och duplex kvaliteter passar välbearbetning, loggning och borrning, inklusive typiska 3 000 meters jobb. Visa produkt →

En kvartstums kontrolllinje med en 0,035 tums vägg i 316 väger cirka 0,12 kg/m, så 8 000 meter på en spole blir knappt ett ton, lätt nog att köras från en liten workoverrigg.

Hydraulisk styrledning och kapillärrör i rostfritt stål Quarter-inch 316 kontrolllinje väger ca 0,12 kg/m; kontrollera material och enhetsdensitet noggrant för tryckövervakning, kemikalieinsprutning och ventilkontroll. Visa produkt →

Fem densitetsfel som når verkliga specifikationer

De flesta densitetsfel i rörspecifikationer kommer från att blanda material, blandningsenheter eller anta att antalet är exakt.

• Använder 7,85 g/cm3 som siffra för stål. Det är kolstål; tillämpat på 316 underskattar den vikten med cirka 1,9 procent.
• Blandar lb/ft3 med kg/m3. 495 mot 7 930 är en faktor på sexton, och det händer oftast när ett viktbord i USA möter en metrisk inköpsorder.
• Använder nominell vägg. En väggtolerans på plus eller minus 10 procent flyttar massan mycket mer än något val av kvalitet i 300-serien.
• Ignorera flytkraft. I 1,5 specifik vikt saltlake är den effektiva strängvikten cirka 81 procent av dess luftvikt.
• Förutsatt en täthet över ett certifikat. Värmen varierar med ungefär 0,02 g/cm3, och den förenas med väggtolerans.

Beslag och kopplingar tillför en liten men rejäl massa vid varje led, och deras beteende under vibrationsskalor med den belastning som hela strängen bär, så de hör hemma i samma beräkning.

Rostfri hylsa för vätske- och gasledningar Beslag tillför massa och vibrationsbelastningar; denna 304/316L beslagsterminal är klassad 0–20 MPa för olja, vatten och gas, med austenitisk densitet nära 8 000 kg/m³. Visa produkt →

Vanliga frågor

Vad är densiteten för rostfritt stål i kg/m3?

De flesta austenitiska kvaliteter faller mellan 7 900 och 8 000 kg/m3 vid rumstemperatur. Betyg 304 tas vanligtvis till 7 930 kg/m3 och betyg 316 som 8 000 kg/m3.

Är rostfritt stål tätare än kolstål?

Lätt. Kolstål är cirka 7,85 g/cm3 och 304 rostfritt är 7,93 g/cm3, ungefär en procent mer, så en order på tio ton kolstål blir cirka 10,1 ton i rostfritt.

Förändras densiteten av rostfritt stål med temperaturen?

Ja. Termisk expansion sänker den med ungefär 3 till 4 procent mellan rumstemperatur och 700 C, så uppskattningar av förhöjd temperaturbelastning bör använda en reducerad densitet snarare än katalogvärdet.

Hur beräknar jag vikten av ett rostfritt rör utifrån dess densitet?

Multiplicera pi med (OD minus vägg) med vägg med densitet och dividera med 1000, med dimensioner i millimeter och densitet i g/cm3. För 304 är genvägen 0,02491 gånger väggtider (OD minus vägg) i kilogram per meter.

Om densitet, väggtolerans och vikt per meter behöver bekräftas mot en specifik sträng, skicka OD, vägg, grad och total längd med förfrågan via kontaktsida och siffrorna kommer tillbaka med citatet.