La densidad del acero inoxidable no es un número. En los grados utilizados para tuberías flexibles, líneas de control y cables de instrumentos, se mueve entre aproximadamente 7,70 y 8,10 g/cm3, y esa distribución solo se convierte en carga real cuando se multiplica por 5.000 metros de tubo en un carrete o una cuerda de 3.000 metros colgada en un pozo. Un error de densidad del uno por ciento en una cuerda de diez toneladas equivale a 100 kilogramos que nadie puso en la tabla de carga.
Lo que realmente mide la densidad del material SS
La densidad del material SS es la masa de acero inoxidable por unidad de volumen, y para los grados de tubería de yacimientos petrolíferos normalmente se cita entre 7,70 y 8,10 g/cm3 a temperatura ambiente.
La densidad del material SS es una propiedad de la aleación, no de la forma: un capilar de 6 mm y un tubo de 2 pulgadas del mismo grado comparten una densidad, y solo difiere su volumen.
La densidad es masa dividida por volumen, por lo que las unidades importan tanto como el valor. Una ley cotizada de 7,93 g/cm3 también equivale a 7.930 kilos/m3 y 495 lb/pie3. La gravedad específica, la cifra impresa en la mayoría de los certificados de las fábricas, es el mismo número sin las unidades, porque el agua se encuentra a 1.000 g/cm3.
Conversiones de unidades para acero inoxidable grado 304 a una densidad nominal de 7,93 g/cm3. | Unidad | Valor | donde se usa |
| g/cm3 | 7.93 | Figura de referencia estándar |
| kg/m3 | 7.930 | Cálculos estructurales y de carga. |
| kg/dm3 | 7.93 | Datos de las fábricas europeas |
| libras/pulg3 | 0.286 | Tablas de peso de tubos de EE. UU. |
| lb/ft3 | 495 | Estimaciones de envío y volumen |
| Gravedad específica | 7.93 | Certificados de fábrica, sin unidades |
La densidad por sí sola no le dirá cuánto pesa un tubo. El peso es la densidad multiplicada por el volumen, por lo que un molino que mantiene una densidad de más o menos 0,02 g/cm3 pero cuyas paredes pesan ocho por ciento aún envía una sarta más pesada que lo que se supone en la tabla de carga. Las dos tolerancias deben leerse juntas.
Densidad del acero inoxidable por grado
El grado 304 se sitúa cerca de 7,93 g/cm3, el 316 a 8,00 g/cm3, el 316L a 7,98 g/cm3, el 321 a 7,90 g/cm3 y el dúplex 2205 a 7,80 g/cm3.
Densidad a temperatura ambiente de los grados de acero inoxidable utilizados en tuberías, líneas de control y cables de yacimientos petrolíferos. | Grado | UNS | g/cm3 | Uso típico de un campo petrolífero |
| 304 | S30400 | 7.93 | Tubería flexible, líneas de control, tubería general. |
| 304L | S30403 | 7.90 | Tubo soldado con control estricto de carbono. |
| 316 | S31600 | 8.00 | Fluidos de pozos que contienen cloruros, tuberías para instrumentos. |
| 316L | S31603 | 7.98 | Cubiertas de cables, herrajes de terminación |
| 321 | S32100 | 7.90 | Servicio de alta temperatura |
| 2205 dúplex | S32205 | 7.80 | Líneas de flujo y líneas de control de alta resistencia. |
| 430 ferrítico | S43000 | 7.70 | Piezas embellecedoras y sin presión. |
Cada 0,10 g/cm3 de diferencia de densidad equivale aproximadamente al 1,3 por ciento del peso total del mismo tubo.
El patrón es fácil de leer. El níquel a 8,90 g/cm3 y el molibdeno a 10,2 g/cm3 aumentan la densidad, razón por la cual el 316 con 2 a 3 por ciento de molibdeno es el más denso de los dos grados de caballo de batalla. El cromo a 7,19 g/cm3 y la red de ferrita cúbica centrada en el cuerpo lo empujan hacia abajo, razón por la cual 430 y dúplex se ubican más abajo. La familia de 18 a 8 años detrás de la mayoría de estos grados se analiza en este desglose de grados y composición .
Las tablas publicadas difieren hasta en 0,05 g/cm3 para el mismo grado, porque se midieron con diferentes temperaturas o se redondearon de manera diferente. Cuando el margen de carga sea inferior al 3 por ciento, tome la densidad del certificado de la fábrica en lugar de una página del catálogo.
¿Qué cambia el número en servicio?
Para trabajos con carga a temperatura ambiente, un valor es suficiente. Tres efectos mueven la densidad del acero inoxidable, y normalmente sólo el primero de ellos importa.
Temperatura
El acero inoxidable austenítico se expande a medida que se calienta, por lo que la densidad disminuye. La expansión lineal del 304 es de aproximadamente 17,3 microdeformación por grado Celsius y el cambio volumétrico es aproximadamente tres veces mayor, por lo que entre la temperatura ambiente y 700 C la densidad del 304 cae de 7,93 a aproximadamente 7,65 g/cm3.
trabajo en frio
El estirado y el enrollado pueden formar una pequeña martensita inducida por deformación, que empaqueta los átomos de manera menos eficiente. El 304 trabajado en frío suele medir entre 7,88 y 7,91 g/cm3, aproximadamente un 0,3 por ciento por debajo de la cifra recocida. Pequeño, pero explica por qué dos bobinas del mismo grado pueden diferir en una báscula puente.
Aleación y variación calor a calor.
Agregar un 2 por ciento de molibdeno a una química de tipo 304 aumenta la densidad en aproximadamente 0,07 g/cm3, mientras que una estructura totalmente ferrítica la reduce en 0,2 g/cm3 o más. La variación entre series dentro de un mismo grado normalmente se mantiene dentro de 0,02 g/cm3.
Regla de trabajo: trate el acero inoxidable serie 300 como 7,93 g/cm3 a menos que el margen de carga sea inferior al 3 por ciento, y luego use el valor certificado para el calor.
De la densidad al peso por metro de tubo
El peso por metro de un tubo redondo de acero inoxidable es pi multiplicado por (OD menos pared) multiplicado por la pared multiplicado por la densidad, dividido por 1000, con el DE y la pared en milímetros y la densidad en g/cm3.
W (kg/m) = 3,1416 x (OD - t) x t x densidad / 1000
Factores de acceso directo: 0,02491 para 304, 0,02513 para 316, 0,02450 para dúplex 2205
Al dividir pi por la densidad por 1000, la fórmula se colapsa en un solo factor por grado, razón por la cual las tablas de pesos de los tubos se imprimen por grado en lugar de por familia de aleaciones.
Un tubo de 1,5 pulgadas con un diámetro exterior de 38,1 mm con una pared de 0,095 pulgadas de 2,41 mm en grado 316 da 0,02513 x 2,41 x 35,69, o 2,16 kg/m. El mismo tubo en 304 recorre 2,14 kg/m. Veinte gramos por metro es ruido; en una bobina de 5.000 metros pesa unos 100 kilogramos.
- Confirme el diámetro exterior y la pared con el certificado del molino, no con el dibujo nominal.
- Calcula la sección transversal: el área es igual a 3,1416 veces (OD menos pared) por pared.
- Multiplique por la densidad de la ley para obtener la masa por metro.
- Multiplique por la longitud total, luego agregue accesorios, cables y accesorios de carrete para obtener la carga real.
7.93 densidad g/cm3, grado 304
0.02491 factor de peso, tubo 304
2.16 kg/m, 1,5 x 0,095 pulgadas, 316
10,8 toneladas 5.000 m de ese tubo
Por qué el número importa en el fondo del pozo y en el carrete
La densidad influye en el lado de la carga en cada decisión sobre la tubería: peso de la sarta, capacidad del carrete, clasificación del cabrestante y límites de transporte.
316 inoxidable 8.00
304 inoxidable 7.93
acero al carbono 7.85
Dúplex 2205 7.80
Titanio 4.51
Aluminio 2.70
A continuación aparecen tres números para un trabajo típico de 3.000 metros.
- En el aire, 3.000 m de tubo 316 de 1,5 pulgadas por 0,095 pulgadas pesan alrededor de 6,5 toneladas.
- En salmuera de gravedad específica de 1,5, el factor de flotabilidad es 1 menos 1,5 dividido por 7,93, o 0,81, por lo que el peso sumergido es de aproximadamente 5,3 toneladas.
- El mismo tubo en una bobina de 5.000 m pesa 10,8 toneladas antes de contar la bobina, el cable y los accesorios.
Tubería de petróleo continua de acero inoxidable para reparación y perforación de pozos La tubería continua en grados 316L, 316, 304, Incoloy y dúplex se adapta a la reparación, registro y perforación de pozos, incluidos trabajos típicos de 3000 metros. Ver producto → La densidad cambia el peso, no la fuerza. La presión de estallido y colapso proviene del espesor de la pared, el límite elástico y la ovalidad, por lo que cambiar de grado compra alrededor del uno por ciento, mientras que recortar la pared compra el diez por ciento y cuesta la clasificación de presión.
Una línea de control de un cuarto de pulgada con una pared de 0,035 pulgadas en 316 pesa alrededor de 0,12 kg/m, por lo que 8.000 metros en un carrete equivalen a poco menos de una tonelada, lo suficientemente liviana como para funcionar desde una pequeña plataforma de reparación.
Tubería de control hidráulico y tubería capilar de acero inoxidable La línea de control 316 de un cuarto de pulgada pesa alrededor de 0,12 kg/m; Verifique cuidadosamente la densidad del material y de la unidad para monitorear la presión, la inyección de químicos y el control de válvulas. Ver producto → Serie austenítica 300
- Densidad 7,90 a 8,00 g/cm3
- Rendimiento recocido 205 a 310 MPa
- La mejor flexibilidad para tubos flexibles
- No magnético cuando está completamente recocido
Dúplex 2205
- Densidad 7,80 g/cm3, aproximadamente un 1,5 por ciento más ligero
- Rendimiento 450 a 550 MPa
- Una mayor resistencia permite una pared más delgada
- Se necesita un control más estricto de la soldadura y la ferrita
Cinco errores de densidad que alcanzan especificaciones reales
La mayoría de los errores de densidad en las especificaciones de las tuberías provienen de mezclar materiales, mezclar unidades o asumir que el número es exacto.
- Utilizando 7,85 g/cm3 como cifra para el acero. Eso es acero al carbono; aplicado a 316, subestima el peso en aproximadamente un 1,9 por ciento.
- Mezclando lb/ft3 con kg/m3. 495 contra 7930 es un factor de dieciséis y ocurre con mayor frecuencia cuando una tabla de pesos de EE. UU. coincide con una orden de compra métrica.
- Utilizando muro nominal. Una tolerancia de pared de más o menos 10 por ciento mueve la masa mucho más que cualquier elección de grado dentro de la serie 300.
- Haciendo caso omiso de la flotabilidad. En salmuera de gravedad específica de 1,5, el peso efectivo de la cuerda es aproximadamente el 81 por ciento de su peso de aire.
- Suponiendo una densidad en un certificado. Los calores varían aproximadamente en 0,02 g/cm3 y se combina con la tolerancia de la pared.
Coloque la densidad y la tolerancia de la pared en la misma línea de orden de compra. Una cifra de peso sin una banda de tolerancia no es una especificación.
Los accesorios y conectores añaden una masa pequeña pero real en cada unión, y su comportamiento bajo vibración varía con la carga que soporta toda la cuerda, por lo que pertenecen al mismo cálculo.
Junta de férula de acero inoxidable para tuberías de fluidos y gas Los accesorios añaden cargas de masa y vibración; Este terminal de casquillo 304/316L tiene una clasificación de 0 a 20 MPa para petróleo, agua y gas, con una densidad austenítica cercana a los 8000 kg/m³. Ver producto → Preguntas frecuentes
¿Cuál es la densidad del acero inoxidable en kg/m3?
La mayoría de los grados austeníticos se encuentran entre 7.900 y 8.000 kg/m3 a temperatura ambiente. El grado 304 generalmente se toma como 7.930 kg/m3 y el grado 316 como 8.000 kg/m3.
¿Es el acero inoxidable más denso que el acero al carbono?
Levemente. El acero al carbono pesa alrededor de 7,85 g/cm3 y el acero inoxidable 304 pesa 7,93 g/cm3, aproximadamente un uno por ciento más, por lo que un pedido de diez toneladas de acero al carbono se convierte en unas 10,1 toneladas de acero inoxidable.
¿La densidad del acero inoxidable cambia con la temperatura?
Sí. La expansión térmica la reduce aproximadamente entre un 3 y un 4 por ciento entre la temperatura ambiente y 700 C, por lo que las estimaciones de carga de temperatura elevada deben utilizar una densidad reducida en lugar de la cifra del catálogo.
¿Cómo calculo el peso de un tubo de acero inoxidable a partir de su densidad?
Multiplica pi por (OD menos pared) por pared por densidad y divide por 1000, con dimensiones en milímetros y densidad en g/cm3. Para 304, el atajo es 0,02491 veces el tiempo de la pared (OD menos la pared) en kilogramos por metro.
Si dos proveedores ofrecen el mismo tubo con diferentes pesos por metro, la densidad rara vez es el motivo. Pregunte primero por la tolerancia de la pared.
Las tablas de densidad publicadas son un punto de partida. El valor de calor certificado, junto con la tolerancia de la pared que lo acompaña, es lo que pertenece al cálculo de carga.
Si es necesario confirmar la densidad, la tolerancia de la pared y el peso por metro con respecto a una cadena específica, envíe el diámetro exterior, la pared, el grado y la longitud total con la consulta a través del pagina de contacto y las cifras regresan con la cotización.
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