パイプ重量計算機

パイプ重量計算機は、パイプの長さ、直径、肉厚、材質から、パイプの重さを求めます。技術者、請負業者、加工業者が、材料の発注計画、吊り上げ機器の選定、配管系統の支持材の設計に使います。

この計算機は、肉厚または内径のどちらでも入力でき、メートル法（ミリメートル、キログラム）とヤード・ポンド単位系（インチ、ポンド）のどちらでも動作し、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、PVC、HDPE、鋳鉄の、一般的な七種類の材質に対応しています。

パイプ重量の公式

パイプは中空の円筒です。その重量は、パイプの壁にある材料の体積に、その材料の密度を掛けたものに等しくなります。壁の体積は、外側の円筒の体積から、内側の中空部分の体積を引いたものです。

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

ここで、

$W$ = パイプの重量
$D_o$ = 外径
$D_i$ = 内径
$L$ = パイプの長さ
$\rho$ = 材料の密度
$\pi$ ≈ 3.14159

内径ではなく肉厚がわかっている場合は、先に内径を求めます。

$D_i = D_o - 2t$

ここで $t$ は肉厚です。肉厚はパイプの両側にあるため、二倍にします。

公式を適用する前に、すべての長さを同じ単位にそろえる必要があります。この計算機は、ミリメートルをメートルに換算するときは1,000で割り、インチをメートルに換算するときは0.0254を掛けます。結果はキログラムで出ます。ポンドにするには2.20462を掛けます。一ポンドは0.4535924 kgだからです。

材料の密度

材料	密度（kg/m³）	鋼に対する重量比
炭素鋼	7,850	1.00
ステンレス鋼	8,000	1.02
鋳鉄	7,200	0.92
銅	8,960	1.14
アルミニウム	2,700	0.34
PVC	1,400	0.18
HDPE	950	0.12

炭素鋼の数値は、米国連邦道路庁（FHWA）が LRFD 鋼桁設計例で構造用鋼に用いている、立方フィートあたり490ポンド (222 kg)（0.490 kcf）と一致します。鋼管の重さは、同じ寸法の PVC 管の約5.6倍です。アルミニウム管の重さは、同等の鋼管の約三分の一です。

パイプの重量の計算方法

単位系を選択します：メートル法（mm、kg）またはヤード・ポンド単位系（インチ、ポンド）。
入力方法を選択します：外径と肉厚、または外径と内径。
パイプの長さと直径の値を入力します。
パイプの材質を選択します。
計算機に表示された重量を読み取ります。

肉厚は外径の半分未満で、内径は外径より小さくなければなりません。長さと直径はどちらもゼロより大きくなければなりません。

計算例

長さ6 メートル、外径114.3 mm、肉厚6.02 mmの炭素鋼パイプの重量を求めます。

手順1：内径を求める。

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

手順2：メートルに換算し、半径を求める。

外径 = 0.1143 mなので、外半径 = 0.05715 m。内径 = 0.10226 mなので、内半径 = 0.05113 m。

手順3：壁の断面積を求める。

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

手順4：体積を求める。

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

手順5：炭素鋼の密度（7,850 kg/m³）を掛ける。

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

この長さ6 メートルのパイプの重さは約96.5 kgです。メートルあたりに直すと約16.1 kgで、呼び径4 インチのSchedule 40鋼管の公表重量に近い値です。

パイプの重量が重要な理由

パイプの重量を事前に知っておくと、プロジェクトのいくつかの面に影響します。

**構造支持材。**重いパイプには、間隔をより狭くした支持材か、より大きな荷重に耐えられる支持材が必要です。
**吊り上げと輸送。**クレーンや玉掛け装置の能力、トラックの重量制限は、実際に運ぶ重量によって決まります。
**費用の見積もり。**多くのパイプ製品は重量で価格が決まるため、予算や入札では正確な数値が重要です。
**海洋および水中のパイプライン。**重量によって、パイプラインが海底にとどまるために追加のバラストを必要とするか、それがなければ浮くかが決まります。

計算された重量は、寸法が正確であることを前提にしています。実際のパイプは製造公差のためわずかにばらつき、通常は呼び寸法の数パーセント以内なので、実際の重量は計算値と少し異なることがあります。

よくある質問

パイプ重量計算機はどのくらい正確ですか。 入力した寸法と密度と同じ程度に正確です。製造公差があるため、実際のパイプの重量は計算値と少し異なることがあり、通常は約2–3%以内です。

呼び径は実際の寸法と同じ結果になりますか。 いいえ。呼び径（NPS）は呼称であり、測定値ではありません。14インチ (35.6 cm)未満のサイズでは、実際の外径とは等しくありません。呼び径ではなく、必ず実際の外径と、実際の内径または肉厚のどちらかを使ってください。

スケジュールは重量にどう影響しますか。 スケジュール番号は肉厚を表します。スケジュールが大きいほど（たとえば、Schedule 40ではなくSchedule 80）、同じ外径で肉厚が厚く、内径が小さくなるため、パイプは重くなります。

計算された重量には、継手や被覆は含まれますか。 いいえ。含まれるのは、何も付いていない直管だけです。継手、フランジ、バルブ、断熱材、被覆は、別に計量または見積もりをして、合計に加える必要があります。

記載されている以外の材料にも、この公式を使えますか。 はい。記載された密度の代わりに、その材料の密度をkg/m³で入れて、同じ公式を使います。

結果をキログラムとポンドの間で換算するには、どうすればよいですか。 キログラムをポンドにするには2.20462を掛け、ポンドをキログラムにするには2.20462で割ります。

パイプの寸法と重量に関する規格

一般的なパイプサイズの基準寸法と重量は、複数の規格で公表されています。炭素鋼管では ASME B36.10M、ステンレス鋼管では ASME B36.19M、溶接鋼管および継目なし鋼管では ASTM A53、ラインパイプでは API 5L、鋼管の寸法と質量では ISO 4200 です。これらの表は標準サイズに役立ちます。表にないサイズや、表に載っていない材料には、計算機が役立ちます。

参考文献

Federal Highway Administration. LRFD Steel Girder Superstructure Design Example: Input Sample. FHWA LRFD 入力例 — 構造用鋼（グレード50W）の密度は0.4900 kcf（490 lb/ft³、約7,850 kg/m³）。
米国国立標準技術研究所。NIST Guide to the SI, Appendix B.8: Factors for Units Listed Alphabetically。NIST SP 811 付録B.8 — 1ポンド（常衡ポンド）＝0.4535924 kg。
National Institute of Standards and Technology. X-Ray Mass Attenuation Coefficients, Table 1: Material constants for elemental media. NIST X線表1 — 純銅の密度は8.960 g/cm³（8,960 kg/m³）。

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