Калкулатор за тегло на тръба

Калкулаторът за тегло на тръба изчислява колко тежи тръба въз основа на нейната дължина, диаметър, дебелина на стената и материал. Използва се от инженери, изпълнители и производители за планиране на поръчки на материали, избор на подемно оборудване и проектиране на опори за тръбопроводни системи.

Калкулаторът приема или дебелината на стената, или вътрешния диаметър, работи в метрична система (милиметри, килограми) или имперска система (инчове, фунтове) и обхваща седем разпространени материала за тръби: въглеродна стомана, неръждаема стомана, алуминий, мед, PVC, HDPE и чугун.

Формула за тегло на тръба

Тръбата е кух цилиндър. Теглото ѝ е равно на обема на материала в стената на тръбата, умножен по плътността на този материал. Обемът на стената е обемът на външния цилиндър минус обема на кухото пространство вътре в него.

$W = \frac{\pi \times (D_o^2 - D_i^2) \times L \times \rho}{4}$

Където:

• $W$ = тегло на тръбата
• $D_o$ = външен диаметър
• $D_i$ = вътрешен диаметър
• $L$ = дължина на тръбата
• $\rho$ = плътност на материала
• $\pi$ ≈ 3.14159

Ако е известна дебелината на стената вместо вътрешния диаметър, вътрешният диаметър се намира първо:

$D_i = D_o - 2t$

Тук $t$ е дебелината на стената. Тя се удвоява, защото дебелината на стената важи от двете страни на тръбата.

Всички дължини трябва да бъдат в една и съща единица, преди да се приложи формулата. Калкулаторът преобразува милиметри в метри, като дели на 1000, и инчове в метри, като умножава по 0.0254. Резултатът излиза в килограми. За да се получат фунтове, той се дели на 0.45359237, защото един фунт е точно 0.45359237 килограма.

Плътност на материалите

Стоманена тръба тежи около 5.6 пъти повече от PVC тръба със същите размери. Алуминиева тръба тежи около една трета от еквивалентна стоманена тръба.

Как да изчислим теглото на тръба

1. Изберете система от единици: метрична (mm, kg) или имперска (in, lbs).
2. Изберете метод на въвеждане: външен диаметър с дебелина на стената, или външен диаметър с вътрешен диаметър.
3. Въведете стойностите за дължина и диаметър на тръбата.
4. Изберете материала на тръбата.
5. Прочетете теглото, показано от калкулатора.

Дебелината на стената трябва да бъде по-малка от половината на външния диаметър, а вътрешният диаметър трябва да бъде по-малък от външния диаметър. Както дължината, така и диаметърът трябва да бъдат по-големи от нула.

Разработен пример

Намерете теглото на 6-метрова тръба от въглеродна стомана с външен диаметър 114.3 mm и дебелина на стената 6.02 mm.

Стъпка 1: Намерете вътрешния диаметър.

$D_i = 114.3 - (2 \times 6.02) = 102.26 \text{ mm}$

Стъпка 2: Преобразувайте в метри и намерете радиусите.

Външен диаметър = 0.1143 m, следователно външен радиус = 0.05715 m. Вътрешен диаметър = 0.10226 m, следователно вътрешен радиус = 0.05113 m.

Стъпка 3: Намерете площта на напречното сечение на стената.

$A = \pi \times (0.05715^2 - 0.05113^2) = \pi \times 0.00065185 = 0.0020478 \text{ m}^2$

Стъпка 4: Намерете обема.

$V = 0.0020478 \times 6 = 0.012287 \text{ m}^3$

Стъпка 5: Умножете по плътността на въглеродната стомана (7,850 kg/m³).

$W = 0.012287 \times 7{,}850 \approx 96.5 \text{ kg}$

Тази 6-метрова дължина тръба тежи около 96.5 kg. Това се равнява на приблизително 16.1 kg на метър, близо до публикуваното тегло за стоманена тръба Schedule 40 с диаметър 4 инча.

Защо теглото на тръбата е важно

Знанието на теглото на тръбата предварително засяга няколко части на проекта:

• Конструктивни опори. По-тежката тръба се нуждае от опори, разположени по-близо една до друга или изградени да носят по-голямо натоварване.
• Повдигане и транспорт. Капацитетът на крана и такелажа, както и ограниченията за тегло на камионите, зависят от действителното преместено тегло.
• Оценка на разходите. Много тръбни изделия се ценообразуват по тегло, затова точните стойности са важни за бюджети и оферти.
• Офшорни и подводни тръбопроводи. Теглото определя дали тръбопроводът се нуждае от допълнителен баласт, за да остане на морското дъно, или ще плава без него.

Изчисленото тегло приема точни размери. Реалната тръба варира леко поради производствени допуски, обикновено в рамките на няколко процента от номиналния размер, така че действителното тегло може да се различава леко от изчислената стойност.

Често задавани въпроси

Колко точен е калкулаторът за тегло на тръба? Той е толкова точен, колкото въведените размери и плътност. Производствените допуски означават, че теглото на реална тръба може да се различава от изчислената стойност с малка разлика, обикновено в рамките на около 2–3%.

Дава ли номиналният размер на тръбата същия резултат като действителните размери? Не. Номиналният размер на тръбата (NPS) е обозначение, а не измерване — за размери под 14 инча той не е равен на действителния външен диаметър. Винаги използвайте действителния външен диаметър и или действителния вътрешен диаметър, или дебелината на стената, а не номиналния размер.

Как схемата (schedule) на тръбата влияе на теглото? Номерът на схемата описва дебелината на стената. По-висока схема (например Schedule 80 вместо Schedule 40) означава по-дебела стена и по-малък вътрешен диаметър при същия външен диаметър, така че тръбата тежи повече.

Изчисленото тегло включва ли фитинги или покрития? Не. То обхваща само права, обикновена дължина тръба. Фитинги, фланци, вентили, изолация и покрития трябва да се претеглят или оценят отделно и да се добавят към общото тегло.

Мога ли да използвам тази формула за материали извън изброените? Да. Използвайте същата формула с плътността на материала в kg/m³ вместо една от изброените плътности.

Как да преобразувам резултата между килограми и фунтове? Един фунт е точно 0.45359237 килограма. Разделете килограмите на 0.45359237, за да получите фунтове, или умножете фунтовете по 0.45359237, за да получите килограми. Това е точното преобразуване, което използва калкулаторът.

Стандарти за размерите и теглото на тръби

Няколко стандарта публикуват референтни размери и тегла за често срещани размери тръби: ASME B36.10M за тръби от въглеродна стомана, ASME B36.19M за тръби от неръждаема стомана, ASTM A53 за заварени и безшевни стоманени тръби, API 5L за тръби за тръбопроводи и ISO 4200 за размери и маса на стоманени тръби. Тези таблици са полезни за стандартни размери; калкулатор е полезен за всичко извън тях или за материали, които не са обхванати от таблица.