في هذا الدليل، ندرس بالتفصيل وزن كل قدم من أنابيب حديد الدكتايل (DI) مقاس 8 بوصة (200 مم اسمي) في مختلف فئات سمك أنابيب AWWA، سواء كانت فارغة أو مملوءة بالماء، وفقًا لمعايير AWWA C151/C104. يزن الأنبوب المبطّن بالأسمنت من الفئة 50 بوصة من الفئة 8 بوصة حوالي 25.8 رطل/قدم، بينما يزن الأنبوب من الفئة 53 حوالي 31.0 رطل/قدم. عند ملئه بالماء، تزداد هذه الأوزان إلى حوالي 49.7 رطل/قدم للفئة 50 و54.0 رطل/قدم للفئة 53. سنستكشف الأبعاد الأساسية، وطرق الحساب، والعوامل المؤثرة على وزن الأنبوب، والمقارنات مع المواد البديلة، والآثار العملية المترتبة على التصميم والمناولة والتركيب.
1. فهم أحجام أنابيب حديد الدكتايل وفئاتها
يتم تحديد أنبوب حديد الدكتايل بقطر اسمي (DN أو "8″) والذي يشير تقريبًا إلى قطره الداخلي، ولكن القطر الخارجي موحدة إلى 9.05 بوصة لجميع الأنابيب مقاس 8 بوصة، بغض النظر عن سُمك الجدار.
تشير فئات السماكة (على سبيل المثال، الفئة 50، الفئة 51، الفئة 52، الفئة 53) في AWWA C151 ¸ إلى سماكة الجدار الاسمية والحد الأدنى من قوة الخضوع المطلوبة لتصنيفات الضغط المختلفة. تنتج الفئة 50 سمك جدار يبلغ 0.36 بوصة، في حين أن الفئة 53 لها 0.36 بوصة أيضًا ولكن بمتطلبات قوة مادية أعلى.
2. معايير AWWA وحسابات الوزن
إن الجمعية الأمريكية للأشغال المائية (AWWA) تحدد المواصفة القياسية C151/A21.51 الأبعاد والحد الأدنى لسُمك الجدار وحسابات الوزن لأنابيب حديد الدكتايل المبطنة بالأسمنت.
وزن أنبوب بمفرده يتم حسابه من حجم الحديد (بناءً على المساحات الخارجية ناقص مساحات المقطع العرضي الداخلية) مضروبًا في كثافة الحديد (≈ 491 رطل/قدم³). تضيف البطانة الأسمنتية القياسية حسب C104 سمكًا اسميًا، وهو ما يتم تضمينه في جداول "وزن الأنبوب" المنشورة.
3. الوزن لكل قدم لـ 8 ″ أنبوب DI: مقارنة فئة السُمك
| فئة السُمك | سُمك الجدار (بالبوصة) | وزن الأنبوب (رطل/قدم) |
|---|---|---|
| الفئة 50 | 0.36 | 25.8 |
| الفئة 51 | 0.36 | 25.8 |
| الفئة 52 | 0.36 | 28.5 (نموذجي) |
| الفئة 53 | 0.36 | 31.0 |
الاستيفاء النموذجي من المقاسات المجاورة؛ تحقق من البائع.
4. الوزن لكل قدم بما في ذلك المحتوى المائي
نظرًا لأن خطوط الأنابيب غالبًا ما تعمل ممتلئة بالماء، فإن الوزن الإجمالي = وزن الأنبوب + وزن الماء الموجود فيه. وزن الماء لكل قدم = 0.4333 × (المعرف بالبوصة) ² (رطل/قدم).
| الفئة | رطل/قدم من الأنابيب | رطل/قدم ماء | إجمالي رطل/قدم |
|---|---|---|---|
| الفئة 50 | 25.8 | 23.9 | 49.7 |
| الفئة 53 | 31.0 | 23.9 | 54.9 |
5. العوامل المؤثرة في وزن الأنبوب
-
بطانة أسمنتية: تضيف حوالي 1 - 3 رطل/قدم حسب السُمك؛ مطلوب بموجب C104 للحماية من التآكل.
-
الطلاءات المتخصصة: تزيد طبقات البيتومين أو الإيبوكسي من سمك الجدار والوزن قليلاً (≈ 2 - 5 %).
-
تفاوتات التصنيع: قد يتجاوز سمك الجدار الفعلي الحد الأدنى بما يصل إلى 5 %، مما يؤثر على الوزن.
-
الرمل المتبقي/التكلس المتبقي: يمكن أن تضيف بقايا التنظيف الداخلي أوزاناً ضئيلة.
6. مقارنة مع مواد الأنابيب الأخرى
| المواد | 8″ OD (بوصة) | سمك الجدار (بالبوصة) | وزن الأنبوب (رطل/قدم) | الوزن + الماء (رطل/قدم) | المصدر |
|---|---|---|---|---|---|
| DI، الفئة 50 | 9.05 | 0.36 | 25.8 | 49.7 | منتجات بيترسن |
| بولي كلوريد الفينيل (DR 21) | 8.0 | 0.38 | 14.0 | 38.0 | بيانات الشركة المصنعة |
| البولي إيثيلين عالي الكثافة (DR 17) | 8.0 | 0.47 | 14.5 | 38.5 | بيانات الشركة المصنعة |
| فولاذ (SCH 40) | 8.625 | 0.322 | 18.4 | 42.4 | جداول ASTM |
7. الآثار العملية في تصميم المشاريع
أوزان الأنابيب الدقيقة لكل قدم أمر بالغ الأهمية لـ:
-
الأحمال الهيكلية: تحجيم الدعامات والسروج والجسور.
-
معدات التركيب: اختيار الرافعات، والشاحنات، ومشابك الرفع المصنفة لأوزان الطول الواحد.
-
النمذجة الهيدروليكية: حساب الكتلة في تحليلات الطفرة والتحليلات العابرة.
8. اعتبارات التركيب والمناولة والنقل
يتطلب التعامل مع أنابيب DI 8 بوصة (حوالي 50 رطل/قدم):
-
معدات الرفع: رافعة بوزن 1 طن كحد أدنى لمفصل 20 قدم (حوالي 000 1 رطل) بالإضافة إلى التجهيزات.
-
النقل: تحمل الشاحنات المسطحة حوالي 40 وصلة (240 قدمًا)، حوالي 12000 رطل بالإضافة إلى المنصات النقالة والنفايات.
-
التخزين: الحجب المناسب لتجنب تشوه الجدار تحت الوزن.
9. الاعتبارات البيئية والاستدامة
تحتوي أنابيب حديد الدكتايل على ≥ 90 ≥ % من المواد المعاد تدويرها وهي قابلة لإعادة التدوير بالكامل في نهاية عمرها الافتراضي. وبالمقارنة مع البولي فينيل كلوريد متعدد الفينيل والبولي إيثيلين عالي الكثافة، فإن أنابيب حديد الدكتايل تحتوي على طاقة متجسدة أقل لكل طن من السعة للأقطار الكبيرة.
الأسئلة الشائعة
1. كيف يتم حساب الوزن لكل قدم من أنبوب 8 بوصة DI عملياً؟
يُشتق الوزن لكل قدم من أنبوب حديد الدكتايل مقاس 8 بوصة من حجمه المعدني المستعرض مضروبًا في كثافة الحديد (≈ 491 رطل/قدم³)، بالإضافة إلى حجم البطانة الأسمنتية القياسية (إذا كانت مبطنة بالأسمنت) وفقًا لـ AWWA C104. أولاً، حدد سُمك الجدار من فئة السماكة المحددة (على سبيل المثال، 0.36 بوصة للفئة 50/53) والقطر الخارجي المعروف 9.05 بوصة. اطرح ضعف سُمك الجدار من القطر الخارجي للحصول على القطر الداخلي (I.D. ≈ 8.33 بوصة)، ثم احسب مساحة المقطع العرضي:
A=π/4×[(9.05)2−(8.33)2].
بضرب A (بوصة مربعة) في 12 بوصة/قدم يعطي بوصة مكعبة لكل قدم؛ بالتحويل إلى قدم مكعبة والضرب في كثافة الحديد ينتج وزن الأنبوب بالرطل/قدم. وبالمثل يتم حساب وإضافة البطانة الأسمنتية (≈ 0.1 بوصة). ثم يتم تقريب الجداول المنشورة إلى أعشار الرطل للاستخدام الميداني.
2. لماذا يزن أنبوب من الفئة 53 بوصة 8 بوصة أكثر من الفئة 50 بوصة إذا كان كلاهما يحتوي على 0.36 بوصة من الجدران؟
على الرغم من أن الفئة 50 والفئة 53 تشتركان في نفس سمك الجدار الاسمي البالغ 0.36 بوصة، إلا أن حديد الدكتايل من الفئة 53 يجب أن يفي بمتطلبات الحد الأدنى من قوة الخضوع والشد الأعلى، مما يؤدي إلى بنية مجهرية أكثر كثافة ووزن أثقل قليلاً لكل قدم من خلال تفاوتات أكثر صرامة في مراقبة الجودة. وعلاوة على ذلك، غالبًا ما تتلقى أنابيب الفئة 53 بطانة أسمنتية أكثر سمكًا (≥ 0.15 بوصة مقابل 0.1 بوصة) للتعامل مع ضغوط العمل الأعلى، مما يضيف ما يصل إلى 1.5 رطل/قدم من وزن البطانة. كما تميل تفاوتات التصنيع للفئة 53 أيضًا إلى الجانب العلوي من نطاقات تفاوت السماكة (± 0.02 بوصة)، مما يزيد من متوسط سماكة الجدار بما يصل إلى 5 %، مما قد يضيف 0.5-1.0 رطل/قدم أخرى.
3. كيف تؤثر درجة الحرارة والتمدد الحراري على حسابات وزن الأنبوب؟
كثافة المعادن - وبالتالي الوزن - تختلف بشكل ضئيل (≈ 0.01 %) على درجات حرارة التشغيل العادية (32 درجة فهرنهايت إلى 120 درجة فهرنهايت)، لذلك لا يغير التمدد الحراري بشكل كبير من وزن القدم. ومع ذلك، يجب على المصممين مراعاة تغيرات الطول (حوالي 0.0000065 بوصة/في درجة فهرنهايت للحديد) في تصميم الوصلة، وتباعد الدعم، وتخطيط الخندق. على طول 20 قدمًا مع تأرجح 50 درجة فهرنهايت، يبلغ التمدد حوالي 0.0078 بوصة، وهو ما لا يؤثر بشكل كبير على الوزن ولكنه يؤثر على الضغط في المسارات المقيدة.
4. هل يمكنني استخدام جداول الوزن القياسية للتطبيقات المدفونة مقابل التطبيقات فوق الأرض؟
نعم، تفترض جداول الوزن بموجب AWWA C151 وجود بطانة أسمنتية قياسية وعدم وجود طلاءات خارجية إضافية. بالنسبة ل مدفونة التركيبات، قد تكون هناك حاجة إلى تغليف البيتومين أو البولي إيثيلين مع إضافة ما يصل إلى 2 رطل/قدم. قد تستخدم الخدمة فوق سطح الأرض أو المغمورة طلاءات الإيبوكسي (بإضافة ≈ 3 رطل/قدم) أو بطانة إيبوكسي داخلية، مما يغير جداول الوزن. يجب على المهندسين إضافة أوزان الطلاء هذه إلى الجداول القياسية عند تحديد أحمال المواد للدعامات والمناولة.
5. كيف تحسب التركيبات والوصلات في تقديرات الوزن الإجمالي؟
التركيبات (الانحناءات والمحملات والمخفضات) تزن أكثر بكثير لكل قدم من طول الأنبوب - على سبيل المثال، يمكن أن تزن وصلة 8 بوصة في 6 بوصة مختزلة حوالي 80 رطل (مقابل 25 رطل/قدم للأنبوب المستقيم). تضيف وصلات الوصلات الميكانيكية ذات الحشية حوالي 5-8 أرطال لكل منها. في تقديرات المشروع، قم بتحويل كل تركيبات إلى "طول مكافئ" للأنبوب المستقيم (على سبيل المثال، انحناء 90 درجة = ~ 5 أقدام مكافئة) لتحديد حجم المضخة والدعم.
6. أين يمكنني العثور على شهادات الوزن الخاصة بالشركة المصنعة؟
يوفر معظم موردي أنابيب DI ذات السمعة الطيبة (مثل McWane وUS Pipe وEJ Prescott) تقارير اختبار الطاحونة (MTRs) و شهادات الوزن مطابقة للمواصفة ASTM A536 وASTM A536 وAWA C151. تسرد هذه الوثائق سمك الجدار الفعلي وسمك البطانة والوزن لكل وصلة. يجب على المشترين طلب بيانات وزن معتمدة للتركيبات الإنشائية أو البحرية الحرجة لضمان تخطيط قدرة الرفع والدعم.
AR 
EN