Zanglamaydigan po'lat va nikel qotishmalarining zichligini taqqoslash: loyihalar uchun vaznni hisoblash

Zichlik - bu qismning geometriyasini haqiqiy og'irlikga aylantiradigan jismoniy xususiyat va shuning uchun yuk tashish yuklari, strukturaviy o'lchamlar va materiallar narxini oshiradi.Zanglamaydigan po'lat navlaritaxminan 7,70–8,24 g/sm³, nikel qotishmalari esa taxminan 7,95–9,22 g/sm³ - bo‘lib, nikel qotishmalarini oddiy 300-seriyali zanglamaydigan po‘latlardan o‘rtacha 6-12% og‘irroq qiladi. Ushbu qoʻllanmada zichlik darajasi-navbat boʻyicha taqqoslanadi, novdalar, plastinkalar va naychalar uchun aniq vazn formulalari berilgan hamda muhandislar, xaridorlar va loyiha menejerlari ogʻirlik va xarajatlarni ishonch bilan keltira olishlari uchun ishlagan misollar koʻrsatilgan.

Nima uchun har bir loyihada zichlik muhim:zichlikdagi 1% xato siz jo'natgan, qo'llab-quvvatlagan va to'lagan har bir kilogrammda 1% xatoga aylanadi. 50{4}}tonnalik buyurtma bo'yicha, bu yarim tonna noto'g'ri ko'rsatilgan metalldir - bu yuk tashish chegarasini, kranni baholashni yoki byudjet chizig'ini buzish uchun etarli. Quyidagi raqamlar xona haroratida odatiy nominal qiymatlardir; muhim dizaynlar uchun, har doim o'ziga xos issiqlik tegirmon sinov sertifikati (MTC) bilan tasdiqlang.

Metall loyihalarda zichlik nima va u nima uchun muhim?

Zichlik - materialning hajm birligiga to'g'ri keladigan massasi; bu qismning geometriyasini uning haqiqiy og'irligiga aylantiradigan yagona jismoniy xususiyatdir va shuning uchun u yuk tashish yuklarini, strukturaviy dizaynni va material narxini bevosita boshqaradi.

Oddiy qilib aytganda, zichlik bitta savolga javob beradi: bu metallning qattiq o'lchamdagi qismi-qanchalik og'ir? U massa hajmiga bo'lingan holda ifodalanadi, odatda kub santimetr uchun gramm (g/sm³), har kubometr uchun kilogramm (kg/m³) yoki kub dyuym uchun funt (lb/in³). Metall og'irlik bo'yicha sotilgan va jo'natilganligi sababli, zichlik chizma (hajm) va tirnoq (kilogramm yoki funt) o'rtasidagi ko'prikdir.

Har qanday haqiqiy loyihada zichlikni muqarrar qilishning uchta sababi:

Og'irlik va logistika - zichligi tuzatildiyuk klassi, konteyner chegaralari va kran/ko'tarish ko'rsatkichlarini belgilaydigan har bir qismning umumiy massasi.

Strukturaviy yuklash -pollar, tayanchlar va poydevorlar ular ko'tarishi kerak bo'lgan og'irlikdan o'lchanadi; zichroq qotishma og'irroq ramka yoki qalin qavslarni anglatadi.

Narxi -chunki qotishmalar har bir kilogramm uchun narxlanadi, bir xil hajmdagi zichroq material sotib olish va jo'natish uchun ko'proq xarajat qiladi.

Birlik eslatmasi:1 g/sm³=1000 kg/m³=0.0361 funt/in³. Shunday qilib, 7,93 g/sm³=7930 kg/m³ ≈ 0,286 lb/in³. Raqamni formulaga qo'yishdan oldin har doim ma'lumotlar varaqasi qaysi birlikdan foydalanishini tekshiring.

Aniqlik eslatmasi:nominal zichliklar aniq kimyo, erish amaliyoti va haroratga qarab taxminan ±1% ga o'zgaradi. Ushbu qo'llanmadagi qiymatlar smeta, xarajatlar va logistika uchun mos keladi; kodga-mos keladigan dizayn uchun sertifikatlangan material sinovi hisobotidagi qiymatdan foydalaning.

Umumiy zanglamaydigan po'latdan yasalgan navlarning zichligi qanday?

Zanglamas po'latdan yasalgan zichlik navlari bo'yicha taxminan 7,70 dan 8,24 g / sm³ gacha; eng ko'p{2}}ishlatilgan navlar klasteri 7,80 va 8,00 g/sm³ oralig'ida, ikkita mos yozuvlar nuqtasi sifatida 304/304L 7,93 g/sm³ va 316/316L 7,98 g/sm³.

Zanglamaydigan po'lat bitta material emas - u mikro tuzilmalari bo'yicha guruhlangan temirga asoslangan qotishmalar turkumi-dir: ostenitik (300 seriyali), ferrit va martenzitik (400 seriyali), dupleks va yog'ingarchilik{4}}qattiqlashuvi. Har bir oila turli xil zichlikka ega, chunki qotishma elementlar (nikel, molibden, xrom) temirdan farqli atom og'irliklariga ega. Nikel va molibden temirdan og'irroq, shuning uchun ularga boy navlar (316, 904L) zichroq; nikel{9}}bo'sh ferrit navlari (430) engilroq.

Jadval 1. Umumiy zanglamaydigan po'latdan yasalgan markalarning odatiy zichligi (xona harorati, nominal).

Asosiy qoida:Agar aniq nav noma'lum bo'lsa va faqat qo'pol vazn kerak bo'lsa, 7,9 g/sm³ (7930 kg/m³) zanglamaydigan qismlarning ko'pchiligi uchun xavfsiz rejalashtirish ko'rsatkichidir. Sinf o'rnatilgandan so'ng, yuqoridagi jadvaldagi nominal zichlikni almashtiring.

Umumiy nikel qotishmalarining zichligi qanday?

Nikel qotishmalari ko'pgina zanglamaydigan po'latlarga qaraganda zichroq, taxminan 7,95 dan 9,22 g / sm³ gacha. Inconel 625 (8,44 g/sm³), Monel 400 (8,80 g/sm³) va Hastelloy C-276 (8,89 g/sm³) kabi keng qo‘llaniladigan navlar 316L zanglamaydigan po‘latdan 6–12% og‘irroqdir.

Nikel qotishmalari matritsa elementi sifatida temirni nikel bilan almashtiradi. Nikel (8,90 g/sm³) temirdan (7,87 g/sm³) zichroq bo'lgani va ko'plab nikel qotishmalarida molibden (10,28 g/sm³) va volfram (19,30 g/sm³) kabi og'ir elementlar qo'shilganligi sababli, butun oila zanglamaydigan po'latdan yuqoriroq-dir. Molibdenga boy Hastelloy B navlari eng og'ir bo'lib, 9,2 g/sm³ dan yuqori.

Jadval 2. Umumiy nikel qotishmalarining odatiy zichligi (xona harorati, nominal).

Eslatma:INCONEL®, MONEL®, INCOLOY® va HASTELLOY® ro'yxatdan o'tgan savdo nomlari (mos ravishda Special Metals va Haynes International); umumiy belgilar yuqorida ko'rsatilgan UNS raqamlari. Adabiyotda kichik zichlik diapazoni mavjud bo'lsa, ko'rsatilgan qiymat ishlab chiqaruvchining ma'lumotlar varaqlarida ko'rsatilgan nominal hisoblanadi.

Qaysi biri og'irroq: zanglamaydigan po'lat yoki nikel qotishmalari?

Nikel qotishmalari umumiy 300-seriyali zanglamaydigan po'latlarga qaraganda o'rtacha 6-12% og'irroqdir. Hastelloy C-276 dagi bir xil hajmli komponent 316L ga qaraganda taxminan 11% ko'proq og'irlik qiladi; Incoloy 800 qismining og'irligi 316 litrga teng.

Bo'shliqni ko'rishning eng toza usuli - mos yozuvlar baholarini bir xil hajmda yonma-yon qo'yishdir. Quyidagi jadvalda har bir materialning 1000 sm³ (1 litr) blokining og'irligi - hajmi taxminan katta sharbat qutisi hajmi bilan solishtiriladi.

Jadval 3. Materiallar bo'yicha 1000 sm³ blokning og'irligi (bir xil hajm).

Olib ketish:316L dan nikel qotishmasiga o'tish deyarli har doim bir xil geometriya uchun og'irlik qo'shadi. Istisnolar Incoloy 800 (asosan 316L bilan bir xil zichlik) va Inconel 718 (faqat ~2,6% og'irroq). Og'irligi qattiq cheklov bo'lsa - aerokosmik, suv osti suzish qobiliyati, aylanuvchi uskunalar - bu 6-12% bo'shliq qayta loyihalashga majbur qilishi mumkin.

Metall komponentning og'irligini qanday hisoblash mumkin?

Og'irligi=Hajmi × Zichlik. To'rtta standart mahsulot shakllari uchun (dumaloq chiziq, kvadrat / tekis chiziq, plastinka / choyshab va trubka) uchun quyidagi formulalar to'g'ridan-to'g'ri metr yoki kvadrat metr uchun og'irlikni hisoblash imkonini beradi, faqat yuqoridagi jadvallardagi o'lchamlar va nav zichligidan foydalangan holda.

Umumjahon munosabatlari oddiy: qismning hajmini o'lchang, moddiy zichlikka ko'paytiring va sizda massa bor. Quyidagi formulalar bu munosabatni har bir umumiy shakl uchun-foydalanishga-tayyor shaklga kiritadi. O'lchamlarni millimetrda va zichlikni g/sm³ da (bu kg/dm³ ga teng) ishlating; natijalar kilogrammda chiqadi.

4-jadval. Standart mahsulot shakllari uchun vazn formulalari (D, OD, ID, A, B, T mm; r g/sm³).

Imperator yorlig'i:agar siz dyuym va funt/in³ da ishlasangiz, xuddi shu formulalar amal qiladi, lekin siz × 0,001 omilni o'tkazib yuborasiz - hajmni kub dyuymlarda hisoblang va to'g'ridan-to'g'ri lb/in³ dagi zichlikka ko'paytirasiz.

Nima uchun 0,001 omil?mm dagi o'lchamlar har bir metr uzunlikdagi mm³ hajmni beradi. 1 sm³=1000 mm³ va 1 g/sm³=1 kg/dm³ bo'lgani uchun 0,001 omil mm³ × g/sm³ ni kilogrammga aylantiradi. Bu eslab qolishingiz kerak bo'lgan yagona doimiy narsa.

304 zanglamaydigan po'latdan yasalgan plastinka qancha vaznga ega?

Xulosa:1 m² × 3 mm 304 plastinkaning og'irligi 23,79 kg; 4 fut × 8 fut × 1/4 dyuym (6,35 mm) varaqning og'irligi taxminan 33,2 funtni tashkil qiladi. W=T × r plastinka formulasidan foydalaning.

Misol A - koʻrsatkichi

Shakl:Plita: qalinligi 1 m × 1 m × 3 mm.

r(304)=7.93 g/sm³.

Og'irligi m²=T × r=3 × 7.93=23.79 kg/m².

Jami=1 m² × 23,79 kg/m²=23.79 kg.

Tekshirish:1 m² × 3 mm=0.003 m³; 0,003 × 7930 kg/m³=23.79 kg. ✓

Misol B - Imperial

Varaq: 48 dyuym × 96 dyuym × 0,25 dyuym.

Ovoz=48 × 96 × 0.25=1152 dyuym³.

r(304)=0.286 funt/in³.

Og'irligi=1152 × 0.286=329.5 lb ≈ 33,0 lb/ft² varaq maydoni.

Amaliy eslatma:tegirmon plitasi odatda manfiy qalinlik tolerantligi bilan ta'minlanadi, shuning uchun{0}} tortilgan varaq odatda nominal hisobdan 1–3% engilroq bo'ladi. Kran yoki yuk mashinasi chegaralariga mos kelganda, bu chegarani saqlang.

Inconel 625 dumaloq barning vazni qancha?

Diametri 50 mm bo'lgan Inconel 625 dumaloq barning og'irligi har bir metrga taxminan 16,56 kg - bir xil o'lchamdagi (15,62 kg/m) 316 litrli bardan taxminan 6% og'irroq.

Ishlagan hisoblash

Bar: Ø50 mm, uzunligi 1 metr.

r(Inconel 625)=8.44 g/sm³.

Vt=(p/4) × D² × r × 0.001=0.7854 × 2500 × 8,44 × 0.001=16.56 kg/m.

Bir xil o'lchamdagi taqqoslash

Jadval 5. Materiallar bo'yicha 1 m, Ø50 mm dumaloq barning og'irligi.

Narx ta'siri:Ø50 mm bo'lgan 6 m novda Inconel 625 316L uchun ~94 kg ga nisbatan ~99 kg og'irlik qiladi. Oddiy metall narxlarida, nikel qotishmasi har bir kilogramm uchun 316 litrga qaraganda 5–10 marta qimmatroq bo'lishi mumkin -, shuning uchun ~5 kg qo'shimcha massa har bir kilogramm narx farqiga nisbatan mitti bo'ladi. Zichlik muhim, lekin birlik narxi muhimroq (8-bo'limga qarang).

Zichlik loyiha narxiga va material tanlashga qanday ta'sir qiladi?

Qotishmalar og'irlik bilan baholanganligi sababli, zichroq material bir xil hajm uchun ham material narxini, ham yuk narxini oshiradi. Byudjet-cheklangan yoki ogʻirligi cheklangan-loyihalarda zichlik izoh emas, birinchi-tartibdagi iqtisodiy oʻzgaruvchi - hisoblanadi.

Metall buyurtma narxi ikkita zichlik{0}}sezgir komponentga ega: (1) kilogramm bo‘yicha sotiladigan metallning o‘zi va (2) konteyner yukiga qarab yoki og‘irlik bo‘yicha hisoblangan yuk-. Zichroq qotishma bir xil qism hajmi uchun ikkalasini ham yuqori qiladi, shuning uchun zichlik ularni tekislashdan ko'ra, narx farqlarini kuchaytiradi.

Turli materiallardagi 1 m³ bosimli-idish qobig'ining hajmiga - misol:

6-jadval. 1 m³ tayyor hajm uchun indikativ material narxi (iqtibos emas, tasvirli).

Raqamlarni o'qish:316L dan Hastelloy C-276 ga o'tish massani ~11% ga oshiradi, ammo material narxi 6 × - dan ortiq narx-kg bo'shliqqa ustunlik qiladi. Shuning uchun muhandislar nikel qotishmalarini zavodning korroziyaga/issiqlik ko'rsatkichlariga chinakam muhtoj bo'lgan qismlari uchun zahiraga oladilar va qolganlari uchun zanglamaydigan po'latdan foydalanadilar.

Zichlik logistikaga ham ta'sir qiladi:20 futlik konteyner zich nikel qotishmasini yuklaganda-to'lishidan ancha oldin og'irligi-yopiladi. Zichroq metall ko'proq konteynerlar, ko'proq yuk mashinalari va ko'proq yuk ko'tarish uskunalarini anglatadi -, agar dizayn engilroq bo'lsa, undan qochish mumkin bo'lgan xarajat.

Har bir materialning mustahkamligi-va{1}}vazn nisbati qanday?

Ikki tomonlama zanglamaydigan po'latlar va yog'ingarchilik{0}}qattiqlashtiruvchi nikel qotishmalari eng yaxshi quvvatni-vaznga (o'ziga xos kuch){2}} nisbat beradi; oddiy ostenitik zanglamaydigan po'latlar o'rta{3}}paketdir va ba'zi yuqori{4}}zichlikdagi nikel qotishmalari korroziyaga yoki issiqlikka chidamliligiga ega.

Zichlik o'z-o'zidan noto'g'ri bo'lishi mumkin. Haqiqiy muhandislik savol: har bir kilogramm uchun qancha kuch olasiz? Bu zichlikka bo'lingan o'ziga xos kuch - oqish kuchi. Agar ingichka qismdan foydalanishga imkon beradigan darajada kuchli bo'lsa, zichroq qotishma hali ham engilroq tanlov bo'lishi mumkin.

Jadval 7. Tanlangan navlar (tavlangan, indikativ) uchun o'ziga xos quvvat (oqimlilik ÷ zichligi).

Sharh:duplex 2205 316L - dan ikki baravar koʻproq oʻziga xos quvvatni taʼminlaydi, shuning uchun uning rentabelligi boʻyicha ishlab chiqilgan struktura oʻxshash zichlikka qaramay, yupqaroq qismlardan foydalanishi va umuman olganda engilroq boʻlishi mumkin. Inconel 718, yog'ingarchilik bilan qotib qolgan nikel qotishma- ajralib turadi: ro'yxatdagi eng yuqori o'ziga xos kuch, shuning uchun u aerokosmik aylanuvchi qismlarda ustunlik qiladi.

Ogohlantirish:o'ziga xos kuch faqat hosil stressi bilan cheklangan dizaynlarni boshqaradi. Korroziyaga- yoki oʻrmalanishga{2}}cheklangan dizaynlarda, nikel qotishmalarining mavjudligining asl sababi,-ogʻirlik argumenti korroziyaga chidamlilik va yuqori-harorat barqarorligi - oʻrnini bosadi.

Engil ilovalar uchun qaysi materialni tanlash kerak?

Og'irligi{0}}muhim ilovalar uchun dupleks 2205/2507 zanglamaydigan-qattiqlashtirilgan Inconel 718 past zichlik va yuqori quvvatning eng yaxshi muvozanatini taklif qiladi. 316L ni faqat korroziyaga chidamlilik - og'irligi emas - nazorat qilish talabi bo'lganda tanlang.

Kam vazn uchun tanlash past zichlik uchun tanlash bilan bir xil emas. Engilroq{1}}zichlikdagi qotishma, shuningdek, zaif bo'lib, sizni qalinroq qismdan foydalanishga majbur qiladi, bu esa umumiy og'irroq bo'lishi mumkin. Qaror xom zichlikka emas, balki o'ziga xos kuchga asoslangan bo'lishi kerak.

Ilova turi bo'yicha qarorlar bo'yicha qo'llanma:

Ommaviy-kritik -konstruksiya massa (aerokosmik qavslar, dengiz osti suzish qobiliyati, poyga) bilan cheklangan boʻlsa, eng yuqori oʻziga xos quvvat uchun Inconel 718 yoki 17-4 PH yoki korroziyaga chidamli, arzonroq variant- uchun dupleks 2205 ni afzal koʻring.

Bo'lim-tanqidiy -yupqaroq qismlar muhim bo'lsa (plastinkali issiqlik almashtirgichlar, rezervuarlar, arxitektura panellari), dupleks 2205/2507 sizga bir xil korroziya ko'rsatkichlarida o'lchagichni tushirish va vaznni tejash imkonini beradi.

Korroziya-kritik -xlorid chuqurligi yoki dengiz suviga ta'sir qilish (dengiz, tuzsizlantirish, FGD) boshqarilsa, 316L asosiy hisoblanadi; 904L, dupleks 2507 yoki Inconel 625 ga yangilang.

Harorat-kritik -xizmat ko'rsatish harorati ~600 darajadan oshganda, nikel qotishmalari (Inconel 600/625/718) majburiy bo'ladi; hech qanday zanglamaydigan po'lat bunday haroratlarda uzoq-mavjud emirmaydi.

Narx eshigi:qotishma zinapoyaning har bir qadami uchun (304 → 316L → dupleks → 904L → Inconel → Hastelloy), taxminan 1,3×, keyin 1,5Ò, keyin 2Ò, keyin 3–5Ò, keyin kilogramm narxining 5–6Ò sakrashini kuting. Kotirovka vaqtida joriy narxlarni tasdiqlang; metall bozorlari har hafta harakatlanadi.

Zanglamaydigan po'lat va nikel qotishmalari o'rtasida qanday tanlov qilish kerak?

Qarorda byudjet va umumiy korroziyaga chidamlilik ustunlik qilganda zanglamaydigan po'latni tanlang; haddan tashqari korroziya, yuqori harorat yoki ixtisoslashtirilgan xizmat ko'rsatish sharoitlari yuqori og'irlik va narxni oqlaganda nikel qotishmalarini tanlang - va har doim yakuniy vazn hisoblaridan oldin o'ziga xos nav zichligini tasdiqlang.

Zichlik bir nechtasi orasida bitta kirishdir. To'g'ri material tanlash zichlikni korroziyaga chidamlilik, mexanik kuch, xizmat ko'rsatish harorati, ishlab chiqarish qobiliyati va umumiy umr ko'rish narxiga nisbatan muvozanatlashtiradi. Quyidagi xulosa matritsasi tezkor ma'lumot uchun qarorni qisqartiradi.

8-jadval. Tanlov matritsasi - Har bir oilani qachon tanlash kerak.

Yakuniy qoida:xizmat ko'rsatish muhitidan boshlang, ikki yoki uchta darajani qisqa ro'yxatga kiriting, so'ngra zichlik va o'ziga xos kuch rishtani buzishiga imkon bering. Kotirovka vazni oxirgi tekshiruv - birinchi filtr emas. Ushbu qo'llanmadagi zichliklar, formulalar va ishlangan misollar yordamida siz har qanday chizmani ishonchli kilogramm figurasiga va bir necha daqiqada himoya qilinadigan xarajatga aylantirishingiz mumkin.

Muayyan nav va o'lcham uchun tasdiqlangan vazn yoki narx kerakmi?Chizma, material va miqdorni baham ko'ring - Bizning muhandislik guruhimiz tegishli tegirmon sertifikatiga nisbatan sertifikatlangan vazn, zichlik va kotirovkani qaytaradi.

Rad etish: Zichlik qiymatlari xona haroratidagi odatiy nominal ko'rsatkichlar bo'lib, ular baholash, xarajatlar va logistika uchun taqdim etiladi. Haqiqiy qiymatlar issiqlik, kimyo va jarayonga qarab o'zgaradi; kodga-mos keladigan dizayn uchun sertifikatlangan material sinovi hisobotiga (MTC) qarang. Savdo belgilari tegishli egalariga tegishli.