Die Dichte von Edelstahl ist keine einheitliche Zahl. Bei den für Spiralschläuche, Steuerleitungen und Instrumentenkabel verwendeten Qualitäten bewegt es sich zwischen etwa 7,70 und 8,10 g/cm3, und diese Streuung wird erst dann zu einer echten Belastung, wenn sie mit 5.000 Metern Rohr auf einer Spule oder einer 3.000 Meter langen Schnur, die in einem Bohrloch hängt, multipliziert wird. Ein Dichtefehler von einem Prozent an einer zehn Tonnen schweren Schnur entspricht 100 Kilogramm, die niemand in die Lasttabelle eingetragen hat.
Was SS-Materialdichte tatsächlich misst
Die Dichte des SS-Materials ist die Masse des Edelstahls pro Volumeneinheit und wird für Ölfeldrohrqualitäten normalerweise zwischen 7,70 und 8,10 g/cm3 bei Raumtemperatur angegeben.
Die Dichte des SS-Materials ist eine Eigenschaft der Legierung, nicht der Form: Eine 6-mm-Kapillare und ein 2-Zoll-Rohr derselben Güteklasse haben die gleiche Dichte, und nur ihr Volumen unterscheidet sich.
Die Dichte ist Masse dividiert durch Volumen, daher sind die Einheiten genauso wichtig wie der Wert. Ein mit 7,93 g/cm3 angegebener Gehalt entspricht ebenfalls 7.930 kg/m3 und 495 lb/ft3. Das spezifische Gewicht, die Zahl, die auf den meisten Mühlenzertifikaten aufgedruckt ist, ist die gleiche Zahl, wenn man die Einheiten herausrechnet, da das Wasser bei 1.000 g/cm3 liegt.
Einheitenumrechnungen für Edelstahl der Güteklasse 304 bei einer Nenndichte von 7,93 g/cm3. | Einheit | Wert | Wo es verwendet wird |
| g/cm3 | 7.93 | Standard-Referenzfigur |
| kg/m3 | 7.930 | Struktur- und Belastungsberechnungen |
| kg/dm3 | 7.93 | Europäische Mühlendaten |
| lb/in3 | 0.286 | Gewichtstabellen für US-Schläuche |
| lb/ft3 | 495 | Mengen- und Versandschätzungen |
| Spezifisches Gewicht | 7.93 | Mühlenzertifikate, ohne Einheit |
Die Dichte allein sagt nichts über das Gewicht einer Röhre aus. Das Gewicht ist die Dichte multipliziert mit dem Volumen. Eine Mühle, die eine Dichte von plus oder minus 0,02 g/cm3 einhält, aber eine Wandstärke von acht Prozent aufweist, liefert immer noch einen Strang, der schwerer ist als in der Lasttabelle angenommen. Die beiden Toleranzen müssen zusammen gelesen werden.
Edelstahldichte nach Güteklasse
Die Güteklasse 304 liegt bei etwa 7,93 g/cm3, 316 bei 8,00 g/cm3, 316L bei 7,98 g/cm3, 321 bei 7,90 g/cm3 und Duplex 2205 bei 7,80 g/cm3.
Raumtemperaturdichte von Edelstahlsorten, die in Ölfeldrohren, Steuerleitungen und Kabeln verwendet werden. | Note | UNS | g/cm3 | Typischer Einsatz auf Ölfeldern |
| 304 | S30400 | 7.93 | Spiralschläuche, Steuerleitungen, allgemeine Schläuche |
| 304L | S30403 | 7.90 | Geschweißtes Rohr mit strenger Kohlenstoffkontrolle |
| 316 | S31600 | 8.00 | Chloridhaltige Bohrlochflüssigkeiten, Instrumentenrohre |
| 316L | S31603 | 7.98 | Kabelummantelungen, Komplettierungshardware |
| 321 | S32100 | 7.90 | Hochtemperaturbetrieb |
| 2205 Duplex | S32205 | 7.80 | Hochfeste Flussleitungen und Steuerleitungen |
| 430 ferritisch | S43000 | 7.70 | Trimm- und drucklose Teile |
Jeder Dichteunterschied von 0,10 g/cm3 entspricht etwa 1,3 Prozent des Gesamtgewichts derselben Röhre.
Das Muster ist leicht zu lesen. Nickel mit 8,90 g/cm3 und Molybdän mit 10,2 g/cm3 erhöhen die Dichte, weshalb 316 mit 2 bis 3 Prozent Molybdän die dichtere der beiden Arbeitspferdequalitäten ist. Chrom mit 7,19 g/cm3 und das kubisch-raumzentrierte Ferritgitter ziehen es nach unten, weshalb 430 und Duplex tiefer liegen. Die 18-8-Familie, die hinter den meisten dieser Klassenstufen steht, wird hier enthüllt Aufschlüsselung nach Noten und Zusammensetzung .
Veröffentlichte Tabellen weichen bis zu 0,05 g/cm3 für die gleiche Sorte voneinander ab, da sie bei unterschiedlichen Schmelzen gemessen oder unterschiedlich gerundet wurden. Wenn die Belastungsspanne weniger als 3 Prozent beträgt, entnehmen Sie die Dichte dem Werkszertifikat und nicht einer Katalogseite.
Was ändert die Nummer im Dienst?
Für Arbeiten mit Raumtemperaturbelastung reicht ein Wert aus. Drei Effekte beeinflussen die Dichte von Edelstahl, und nur der erste von ihnen ist normalerweise von Bedeutung.
Temperatur
Austenitischer Edelstahl dehnt sich beim Erhitzen aus, sodass die Dichte abnimmt. Die lineare Ausdehnung von 304 beträgt etwa 17,3 Mikrodehnung pro Grad Celsius und die Volumenänderung beträgt etwa das Dreifache, sodass die Dichte von 304 zwischen Raumtemperatur und 700 °C von 7,93 auf etwa 7,65 g/cm3 abfällt.
Kaltarbeit
Durch Ziehen und Aufwickeln kann sich durch Verformung etwas Martensit bilden, das die Atome weniger effizient packt. Kaltverformter Werkstoff 304 hat üblicherweise einen Wert von 7,88 bis 7,91 g/cm3, etwa 0,3 Prozent unter dem geglühten Wert. Klein, aber es erklärt, warum sich zwei Spulen derselben Güteklasse auf einer Brückenwaage unterscheiden können.
Legieren und Wärme-zu-Wärme-Variation
Die Zugabe von 2 Prozent Molybdän zu einer Chemie vom Typ 304 erhöht die Dichte um etwa 0,07 g/cm3, während sie bei einer vollständig ferritischen Struktur um 0,2 g/cm3 oder mehr sinkt. Die Schwankung zwischen Chargen innerhalb einer einzelnen Sorte bleibt normalerweise innerhalb von 0,02 g/cm3.
Arbeitsregel: Behandeln Sie Edelstahl der Serie 300 mit 7,93 g/cm3, es sei denn, die Belastungsspanne liegt unter 3 Prozent, und verwenden Sie dann den zertifizierten Wert für die Wärme.
Von der Dichte zum Gewicht pro Meter Rohr
Das Gewicht pro Meter eines runden Edelstahlrohrs ist Pi multipliziert mit (Außendurchmesser minus Wand), multipliziert mit Wand, multipliziert mit Dichte, dividiert durch 1000, mit Außendurchmesser und Wand in Millimetern und Dichte in g/cm3.
W (kg/m) = 3,1416 x (OD – t) x t x Dichte / 1000
Abkürzungsfaktoren: 0,02491 für 304, 0,02513 für 316, 0,02450 für Duplex 2205
Durch Dividieren von Pi mal Dichte durch 1000 wird die Formel auf einen einzigen Faktor pro Klasse reduziert, weshalb Rohrgewichtstabellen pro Klasse und nicht pro Legierungsfamilie gedruckt werden.
Ein 1,5-Zoll-Rohr mit einem Außendurchmesser von 38,1 mm und einer 0,095-Zoll-Wandstärke von 2,41 mm in der Güteklasse 316 ergibt 0,02513 mal 2,41 mal 35,69 oder 2,16 kg/m. Das gleiche Rohr aus 304 hat eine Leistung von 2,14 kg/m. Zwanzig Gramm pro Meter sind Lärm; Auf einer 5.000-Meter-Rolle sind es etwa 100 Kilogramm.
- Bestätigen Sie Außendurchmesser und Wand anhand des Werkszertifikats, nicht anhand der Nennzeichnung.
- Berechnen Sie den Querschnitt: Fläche entspricht 3,1416 mal (Außendurchmesser minus Wand) mal Wand.
- Mit der Sortendichte multiplizieren, um die Masse pro Meter zu erhalten.
- Mit der Gesamtlänge multiplizieren und dann Beschläge, Kabel- und Rollenteile für die tatsächliche Belastung hinzufügen.
7.93 g/cm3-Dichte, Güteklasse 304
0.02491 Gewichtsfaktor, 304-Rohr
2.16 kg/m, 1,5 Zoll x 0,095 Zoll, 316
10,8 t 5.000 m dieser Röhre
Warum die Zahl im Bohrloch und auf der Spule wichtig ist
Die Dichte beeinflusst die Lastseite jeder Schlauchentscheidung: Saitengewicht, Rollenkapazität, Windenleistung und Transportgrenzen.
316 Edelstahl 8.00
304 Edelstahl 7.93
Kohlenstoffstahl 7.85
Duplex 2205 7.80
Titan 4.51
Aluminium 2.70
Für einen typischen 3.000-Meter-Auftrag folgen drei Zahlen.
- In der Luft wiegen 3.000 m eines 1,5 Zoll x 0,095 Zoll großen 316-Rohrs etwa 6,5 Tonnen.
- In Salzlake mit einem spezifischen Gewicht von 1,5 beträgt der Auftriebsfaktor 1 minus 1,5 dividiert durch 7,93 oder 0,81, sodass das eingetauchte Gewicht etwa 5,3 Tonnen beträgt.
- Das gleiche Rohr auf einer 5.000-m-Rolle wiegt 10,8 Tonnen, bevor die Rolle, das Kabel und die Armaturen gezählt werden.
Durchgehendes Ölrohr aus Edelstahl für Bohrlocharbeiten und Bohrungen Durchgehende Rohre aus den Güten 316L, 316, 304, Incoloy und Duplex eignen sich für Bohrlochaufarbeitung, Protokollierung und Bohren, einschließlich typischer 3.000-Meter-Aufgaben. Produkt anzeigen → Die Dichte verändert das Gewicht, nicht die Festigkeit. Der Berst- und Kollapsdruck hängt von der Wanddicke, der Streckgrenze und der Ovalität ab. Der Wechsel der Güteklasse kostet also etwa ein Prozent, während das Beschneiden der Wand zehn Prozent kostet und die Druckbewertung kostet.
Eine Viertel-Zoll-Steuerleine mit einer 0,035-Zoll-Wand aus 316 wiegt etwa 0,12 kg/m, sodass 8.000 Meter auf einer Spule knapp einer Tonne entsprechen, leicht genug, um von einem kleinen Workover-Rig zu laufen.
Hydraulische Steuerleitung und Kapillarrohre aus Edelstahl Eine Viertelzoll-316-Steuerleitung wiegt etwa 0,12 kg/m; Überprüfen Sie das Material und die Dichte der Einheit sorgfältig zur Drucküberwachung, Chemikalieneinspritzung und Ventilsteuerung. Produkt anzeigen → Austenitische 300er-Serie
- Dichte 7,90 bis 8,00 g/cm3
- Ausbeute im Glühzustand 205 bis 310 MPa
- Beste Biegbarkeit für Spiralschläuche
- Im vollständig ausgeglühten Zustand nicht magnetisch
Duplex 2205
- Dichte 7,80 g/cm3, etwa 1,5 Prozent leichter
- Ausbeute 450 bis 550 MPa
- Höhere Festigkeit ermöglicht dünnere Wandstärken
- Strengere Schweiß- und Ferritkontrolle erforderlich
Fünf Dichtefehler, die echte Spezifikationen erreichen
Die meisten Dichtefehler in den Schlauchspezifikationen entstehen durch das Mischen von Materialien, Mischeinheiten oder durch die Annahme, dass die Zahl genau ist.
- Als Wert für Stahl wird 7,85 g/cm3 verwendet. Das ist Kohlenstoffstahl; Auf 316 angewendet, verringert sich das Gewicht um etwa 1,9 Prozent.
- Mischen von lb/ft3 mit kg/m3. 495 gegen 7.930 ist ein Faktor von sechzehn und kommt am häufigsten vor, wenn eine US-Gewichtstabelle mit einer metrischen Bestellung übereinstimmt.
- Nennwand verwenden. Eine Wandtoleranz von plus oder minus 10 Prozent bewegt die Masse weitaus mehr als jede andere Güteklasse innerhalb der 300er-Serie.
- Auftrieb ignorieren. In Salzlake mit einem spezifischen Gewicht von 1,5 beträgt das effektive Saitengewicht etwa 81 Prozent seines Luftgewichts.
- Es wird eine Dichte über ein Zertifikat hinweg angenommen. Die Wärme schwankt um etwa 0,02 g/cm3 und hängt mit der Wandtoleranz zusammen.
Platzieren Sie Dichte und Wandtoleranz in derselben Bestellzeile. Eine Gewichtsangabe ohne Toleranzband ist keine Angabe.
Fittings und Verbinder fügen an jeder Verbindung eine kleine, aber echte Masse hinzu, und ihr Verhalten bei Vibrationen skaliert mit der Last, die die gesamte Saite trägt, sodass sie in die gleiche Berechnung einbezogen werden.
Edelstahl-Zwingenverbindung für Flüssigkeits- und Gasleitungen Armaturen erhöhen Masse und Vibrationsbelastung; Dieser Ferrulenanschluss aus 304/316L ist für 0–20 MPa für Öl, Wasser und Gas ausgelegt und hat eine austenitische Dichte von etwa 8.000 kg/m³. Produkt anzeigen → Häufig gestellte Fragen
Wie groß ist die Dichte von Edelstahl in kg/m3?
Die meisten austenitischen Sorten liegen bei Raumtemperatur zwischen 7.900 und 8.000 kg/m3. Für Güteklasse 304 wird üblicherweise ein Wert von 7.930 kg/m3 und für Güteklasse 316 ein Wert von 8.000 kg/m3 angenommen.
Ist Edelstahl dichter als Kohlenstoffstahl?
Leicht. Kohlenstoffstahl hat etwa 7,85 g/cm3 und Edelstahl 304 hat 7,93 g/cm3, etwa ein Prozent mehr, sodass eine Bestellung von zehn Tonnen Kohlenstoffstahl etwa 10,1 Tonnen Edelstahl enthält.
Ändert sich die Dichte von Edelstahl mit der Temperatur?
Ja. Durch die Wärmeausdehnung verringert sich die Dichte zwischen Raumtemperatur und 700 °C um etwa 3 bis 4 Prozent. Schätzungen zur Belastung durch erhöhte Temperaturen sollten daher eine verringerte Dichte und nicht den Katalogwert verwenden.
Wie berechne ich das Gewicht eines Edelstahlrohrs aus seiner Dichte?
Multiplizieren Sie pi mit (OD minus Wand) mit Wand mit Dichte und dividieren Sie durch 1000, mit Abmessungen in Millimetern und Dichte in g/cm3. Für 304 beträgt die Abkürzung 0,02491 mal Wandzeiten (Außendurchmesser minus Wand) in Kilogramm pro Meter.
Wenn zwei Lieferanten das gleiche Rohr mit unterschiedlichen Metergewichten angeben, ist die Dichte selten der Grund. Fragen Sie zunächst nach der Wandtoleranz.
Veröffentlichte Dichtetabellen sind ein Ausgangspunkt. Der zertifizierte Wert für die Wärme gehört zusammen mit der mitgelieferten Wandtoleranz in eine Lastberechnung.
Wenn Dichte, Wandtoleranz und Gewicht pro Meter anhand einer bestimmten Saite bestätigt werden müssen, senden Sie mit der Anfrage den Außendurchmesser, die Wand, die Güteklasse und die Gesamtlänge über das Kontaktseite und die Zahlen kommen mit dem Angebot zurück.
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