Cálculo de Tonelagem de Casing: Toneladas, Metros e Juntas em um Pedido de Casing API 5CT

Tonelagem de casing = kg/m da Tabela C.18 da API 5CT × metros totais ÷ 1.000. Assim, 1.000 m (3.281 ft) de casing 9⅝″ 47 lb/ft são 69,94 t pela massa nominal rosqueada e luvada, ou 68,75 t pela massa de ponta lisa. Nenhuma das duas é a massa que a API 5CT de fato verifica. A Equação (8) da Seção 7.5 monta a massa calculada de cada tubo a partir de massa de ponta lisa × comprimento mais um termo de acabamento de extremidade, e a nota b da Tabela C.18 diz que a massa nominal é "mostrada apenas para informação". Juntas = metros ÷ comprimento da junta, então juntas por tonelada são uma faixa definida pela sua faixa de comprimento, não um número único. Em qual massa você é faturado, e qual "tonelada", são termos que você escreve na OC.

Sou Hazel Wang, de vendas técnicas da ZC Steel Pipe. Fornecemos casing API 5CT de 4½″ a 20″, sem costura e soldado por resistência elétrica, para operadoras e contratadas na África, no Oriente Médio, na América do Sul e no Sudeste Asiático, e uma licitação de casing escrita em metros ou em juntas ainda precisa ser cotada, embalada e embarcada em toneladas. Esta página é a aritmética que faço para passar de um para o outro, com a cláusula por trás de cada etapa.

Como calcular a tonelagem de casing a partir de metros ou juntas?

Multiplique os metros pelos kg/m da Tabela C.18 da API 5CT para obter quilogramas, divida por 1.000 para toneladas métricas e divida os metros pelo comprimento da junta para obter juntas; para 9⅝″ 47 lb/ft (244,48 mm de OD) isso dá 69,94 t ou 68,75 t por 1.000 m, dependendo da coluna da Tabela C.18 que você usar.

Três etapas, em ordem:

1. Metros × kg/m = quilogramas. Pegue os kg/m da Tabela C.18 para o seu OD e lb/ft exatos. A fórmula de OD e parede, 0,02466 × t × (OD − t), de fato reproduz a coluna de ponta lisa (para 9⅝″ 47 lb/ft: 0,02466 × 11,99 × (244,48 − 11,99) = 68,74 kg/m contra os 68,75 tabelados). Ela não consegue dar a coluna nominal rosqueada e luvada, porque essa não é uma cifra de tubo nu.
2. Quilogramas ÷ 1.000 = toneladas métricas. Inverta quando a licitação estiver em toneladas: toneladas × 1.000 ÷ kg/m = metros.
3. Metros ÷ comprimento da junta = juntas. É aqui que as pessoas esperam um número e recebem uma faixa, porque não existem duas juntas com o mesmo comprimento. Explico a faixa na seção de juntas abaixo.

Exemplo resolvido: 1.000 m de casing 9⅝″ 47 lb/ft

A diferença é de 1,19 t por 1.000 m, cerca de 1,7 % da cifra de ponta lisa. Nenhuma das linhas é "a massa faturada". A linha de ponta lisa é tubo nu. A linha nominal é impressa apenas para informação, e a Tabela C.18 não diz como ela foi montada. Quando você conhece a conexão, a melhor cifra é a própria Equação (8): massa de ponta lisa × comprimento mais a massa de acabamento de extremidade em dessa conexão, que desenvolvo abaixo. Como a fatura é liquidada é outra questão, e volto a ela na seção da OC.

Verifique em qual "tonelada" está a sua cotação (a seção de unidades cobre as três). E a carga no gancho ou o peso flutuado da coluna na lama é um número de projeto de poço, não tonelagem de compra. Para tubo de linha ou tubo de processo a rota ASME é diferente, e a fórmula e tabela de peso de tubos ASME B36.10M cobre isso.

Casing do pedido K55 BTC para o Oriente Médio no galpão da usina. A API 5CT exige que cada tubo seja medido (Seção 7.6) e pesado (Seção 9.13.7) individualmente.

Se você ainda está escolhendo o casing em si, nossa linha de casing e tubing API 5CT lista graus, conexões e cobertura de tamanhos.

Toneladas por 1.000 m e metros por tonelada para tamanhos comuns de casing

Para casing 9⅝″ 47 lb/ft, uma tonelada métrica são 14,3 m pela massa nominal rosqueada e luvada e 14,5 m pela massa de ponta lisa da Tabela C.18 da API 5CT; a massa API exata, Equação (8) da Seção 7.5, é massa de ponta lisa × comprimento mais um termo fixo de acabamento de extremidade por junta.

Casing API 5CT (11.ª ed., Tabela C.18): toneladas por 1.000 m e metros por tonelada pela massa nominal rosqueada e luvada (apenas informativa, nota b) e pela massa de ponta lisa (wpe, termo base da Eq. 8 da Seção 7.5). Nenhuma é a massa calculada da Eq. 8; o número de juntas depende da faixa de comprimento.

Toneladas por 1.000 m são os kg/m lidos em outra unidade, então você pode ler a tonelagem de qualquer metragem diretamente. Em todas as linhas a cifra de ponta lisa é menor que a nominal, e isso vale para as 99 linhas de casing da Tabela C.18. Se você orçar casing rosqueado e luvado (R&L) apenas pela massa de ponta lisa, deixa as luvas de fora e subestima as toneladas para uma dada metragem.

Repare também que a diferença não é um percentual fixo: é 1,19 kg/m em 9⅝″ 47, mas 0,90 kg/m em 9⅝″ 53,5. Esse é o primeiro sinal de que as luvas não somam um percentual redondo, o que importa mais adiante.

Para um tamanho que não está nesta tabela, consulte os kg/m da Tabela C.18 por tamanho, e para cifras em lb/ft ou toneladas curtas use o conversor de lb/ft, kg/m e toneladas. Todos os tamanhos e pesos de casing estão na tabela completa de pesos e dimensões de casing API 5CT. As duas colunas mais pedidas também têm páginas próprias: pesos e conexões do casing 9⅝″ e pesos e folga de luva do casing 7″.

Qual peso a API 5CT usa: a massa calculada ou as lb/ft nominais?

As lb/ft de uma designação de casing API 5CT são a massa nominal rosqueada e luvada, não a massa de ponta lisa, e a Equação (8) da Seção 7.5 da API 5CT calcula a massa de cada tubo a partir da massa de ponta lisa mais o termo de acabamento de extremidade, não a partir da nominal.

É fácil confundir o peso nominal com o peso de ponta lisa. São colunas diferentes. Em linguagem simples:

• O 47 em "9⅝″ 47 lb/ft" é um rótulo para pedido. A nota a da Tabela C.18 diz que os rótulos são "para informação e auxílio na encomenda".
• A usina verifica cada tubo contra uma massa calculada montada pela Equação (8), tubo a tubo.
• A massa de ponta lisa, a base dessa equação, é menor que a nominal: 68,75 kg/m contra 69,94 kg/m em 9⅝″ 47.

A referência da especificação API 5CT traz as tabelas de graus e dimensões por trás dessas cláusulas. Uma coisa que a API 5CT não decide é em qual dessas massas a sua fatura é liquidada. Isso é um termo da ordem de compra, e a seção da OC abaixo dá a redação.

Quantas juntas há na minha tonelagem, e por que a resposta é uma faixa?

Juntas por tonelada são uma faixa, não um número, porque a Seção 7.6 da API 5CT mede cada junta individualmente "em metros e centésimos de metro" e seu comprimento flutua em qualquer ponto dentro da faixa pedida, então a mesma tonelagem dá mais juntas na extremidade curta da faixa e menos na extremidade longa.

Para casing, a Tabela C.22 define as faixas como comprimento total da faixa, inclusive: a Faixa 2 é 7,62–10,36 m (25,0–34,0 ft) e a Faixa 3 é 10,36–14,63 m (34,0–48,0 ft). Faça em três etapas para 100 t de 9⅝″ 47 lb/ft:

1. De toneladas para metros, nas duas bases. 100 t × 1.000 ÷ 69,94 kg/m = 1.429,8 m (4.691 ft) na base nominal. Pela massa de ponta lisa, 100 t × 1.000 ÷ 68,75 kg/m = 1.454,5 m (4.772 ft).
2. De metros para juntas, em cada borda da faixa.

3. Decida o que você está realmente comprando. A contagem real sempre fica dentro dessas bordas, mas a dispersão é grande: na Faixa 3 as mesmas 100 t podem ser cerca de 98 juntas ou cerca de 138. Um programa de perfuração precisa de uma profundidade mais uma margem de rathole, não de um peso, então fixe as juntas ou os metros na OC, acrescente pup joints para o ajuste de espaçamento e deixe as toneladas flutuarem sob um teto (as duas próximas seções).

As bordas são extremos teóricos, mas mostram por que uma cifra única de "juntas por tonelada" é sempre a suposição de alguém sobre o comprimento médio. A Tabela C.22 também dá uma variação admissível, máx. de 1,83 m (6,0 ft) para casing Faixa 3 e 1,52 m (5,0 ft) para Faixa 2. A nota a, porém, limita essa regra: ela "se aplica ao embarque em vagão ferroviário até o ponto de uso e não se aplica a itens do pedido de menos de 18.144 kg de tubo." Para um pedido de exportação embarcado em contêiner ou carga fracionada (breakbulk), não conte com essa regra para estreitar a sua faixa: escreva na OC a dispersão de comprimentos de que você precisa. A Tabela C.22 também não define um "comprimento médio mínimo" para uma faixa de casing na 11.ª edição; se você precisar de um, especifique.

Para o que cada faixa significa e como a escolha de comprimento muda o número de conexões, veja o guia de faixas de comprimento de casing R1, R2 e R3.

Licitação em metros, fatura em toneladas: o que escrever na OC para que batam?

A API 5CT não define uma base de faturamento: a Seção 9.13.7 exige que cada tubo de casing seja "pesado separadamente" para verificar a tolerância de massa, e se a fatura é liquidada pelo peso de balança ou pela massa calculada da Equação (8) da Seção 7.5 é um termo que a OC precisa declarar.

A Seção 9.13.7 também diz o que contém um peso de balança: "O tubo rosqueado e luvado pode ser pesado com as luvas montadas ou sem luvas, desde que seja feita a devida compensação pela massa das luvas." O mesmo vale para os protetores de rosca: o tubo "deve ser pesado com ou sem protetores de rosca se for feita a devida compensação pela massa dos protetores de rosca." Então um peso de balança também é uma cifra corrigida, e você quer saber pelo que ele foi corrigido.

A OC só em toneladas. Esta é a armadilha. Uma linha de OC que diz "casing 9⅝″ 47 lb/ft K55 BTC R3, 70 MT" não dá base de massa, nem definição de tonelada, nem contagem de comprimentos, nem teto. A usina pode embarcar, em conformidade, qualquer contagem que atenda às suas próprias verificações de massa, na base que suas próprias condições de venda usarem, e você descobre qual foi essa base quando a fatura chega. O que escrever no lugar:

Item: casing API 5CT 11.ª ed., [OD] in [lb/ft] lb/ft, grau [grau], PSL [1/2/3]
Conexão: [STC / LTC / BTC / premium], Faixa [2/3]
Quantidade: [n] juntas OU [m] metros (aprox. [t] toneladas métricas, apenas como referência)
Base de faturamento: [massa calculada conforme API 5CT 7.5 Eq. (8) | peso de balança conforme API 5CT 9.13.7]
Unidade: tonelada métrica (1.000 kg)
Quantidade entregue: +[x] % / -[y] % do item do pedido
Protetores de rosca: [incluídos na | excluídos da] massa faturada
Pup joints: linha separada, por comprimento e quantidade
Tally: comprimento junta a junta, e massa se pesado em balança, com a lista de embalagem

Mais uma linha a acertar: qual comprimento conta. O comprimento do tally é o comprimento medido de cada junta incluindo o seu acabamento de extremidade (Seção 7.6). O comprimento que vai para o poço é o comprimento montado, que é menor porque a luva e o pino se sobrepõem após o aperto. Se a sua licitação foi escrita como "metros no poço", avise o fornecedor, para que os metros cotados e os metros embarcados meçam a mesma coisa.

Esse bloco é a parte de quantidade de uma especificação de compra completa. Grau, ensaios, inspeção e documentação estão cobertos na especificação de compra de casing OCTG e checklist de RFQ. O pedido K55 acima é um bom lembrete de por que a linha de quantidade importa: ele foi registrado em peças, e peças é o número que a sonda conta.

Se quiser que façamos isso para a sua licitação, envie-nos a linha da licitação: OD, lb/ft, grau, conexão, faixa e quantidade. Devolveremos juntas, metros e toneladas nas duas bases de massa, com a base de faturamento e a unidade de tonelada escritas na cotação.

Quanto a tonelagem entregue pode ficar acima ou abaixo do pedido segundo a API 5CT?

A Tabela 18 da API 5CT (Seção 7.11.3) limita quanto um item do pedido pode ficar abaixo da sua massa calculada, menos 1,75 % a partir de 18.144 kg (40.000 lb) e menos 3,5 % abaixo disso, mas não define limite superior para um item do pedido, então a sua ordem de compra precisa limitar o excesso de peso.

API 5CT 11.ª ed., Tabela 18, tolerâncias padrão de massa sobre a massa calculada (Seção 7.11.3).

Só a linha de tubos individuais tem limite positivo. A condição de +10 % é citada da Seção 7.11.3: "Quando a espessura de parede mínima especificada for igual ou maior que 90 % da espessura de parede especificada, a tolerância positiva de massa do tubo individual deve aumentar para +10 %." Se você apertar a parede mínima na sua OC, também amplia o lado pesado de cada tubo.

As linhas de vagão provavelmente não se aplicam a você. A Seção 3.1.4 define vagão (carload) como a "quantidade de produto carregada em um vagão ferroviário para embarque a partir das instalações de fabricação do produto". A API 5CT não dá uma definição equivalente para "item do pedido", mas um pedido de exportação embarcado em contêiner ou carga fracionada não é um vagão ferroviário, então a linha de item do pedido é a que se aplica a ele.

Exemplo resolvido. Considere 100 tubos de casing de aço carbono 9⅝″ 47 lb/ft com luvas buttress regulares, cada um com 12,00 m (39,4 ft): um comprimento suposto dentro da Faixa 3, escolhido por ser um número redondo. Equação (8) por tubo: 68,75 kg/m × 12,00 m + 11,39 kg = 836,39 kg (× km 1,000). Cada tubo pode pesar entre 807,12 kg (−3,5 %) e 890,76 kg (+6,5 %). O item do pedido é de 83.639 kg, bem acima de 18.144 kg, então ele não pode ficar abaixo de 82.175 kg (−1,75 %), uma margem de 1.464 kg. Acima de 83.639 kg, a Tabela 18 não imprime limite.

O que entra na tonelagem e o que não entra: luvas, protetores, pups, jointers e 13Cr

As luvas estão dentro da massa calculada da API 5CT como o termo de acabamento de extremidade em da Equação (8) da Seção 7.5, os protetores de rosca não, e pup joints e jointers são linhas separadas; cada linha abaixo começa com um sim ou não e a sua cláusula.

Duas linhas mudam a própria aritmética. As luvas somam uma massa fixa por tubo, não por metro: em 9⅝″ 47 lb/ft, um tubo de 12,00 m pesa 837,03 kg com extremidades de rosca redonda longa (em um grau com escoamento mínimo abaixo de 758 MPa, como K55 ou L80), 836,39 kg com buttress regular e 825,25 kg com buttress de folga especial, contra 839,28 kg se você multiplicar os 69,94 kg/m nominais por 12,00 m e 825,00 kg apenas pela massa de ponta lisa.

Então qual cifra por metro é o melhor atalho depende da conexão. Verifiquei todas as linhas de casing da Tabela C.18 que têm valor em para a conexão, com comprimentos de Faixa 3: com extremidades de rosca redonda longa ou buttress regular a cerca de 12 m, nominal × comprimento fica mais perto da massa da Equação (8) do que ponta lisa × comprimento na maioria das linhas, normalmente um pouco acima. Com extremidades buttress de folga especial é o contrário em todas as linhas, as extremidades de rosca redonda curta se dividem nos dois sentidos, e há exceções mesmo para buttress, como 13⅜″ 68 lb/ft (12,00 m: 1.196,49 kg pela Eq. (8), 1.214,28 kg pela nominal, 1.181,52 kg pela ponta lisa). A regra segura: assim que você souber o em da conexão, calcule a Equação (8) e pare de usar atalhos por metro.

A nota d da Tabela C.18 chama em de ganho ou perda; em 9⅝″ 53,5 lb/ft o valor de buttress de folga especial é −1,22 kg, então uma luva de folga especial pode deixar o tubo mais leve que massa de ponta lisa × comprimento.

A segunda é o cromo. O aço martensítico ao cromo é menos denso, então o mesmo tubo buttress de 12,00 m em L80 13Cr pesa 836,39 × 0,989 = 827,19 kg. Orce o 13Cr em toneladas de aço carbono e o seu orçamento sai 1,1 % alto, não baixo. Quando o 13Cr é o grau certo, para começar, é tratado na comparação L80 Tipo 1 vs 13Cr vs 9Cr.

Uma extremidade pino buttress em inspeção com calibre. A luva que se rosqueia nessa rosca é o termo em da Equação (8), e ela é listada por conexão, não por metro.

Os pups merecem linha própria sempre. Quando são pedidos junto com juntas inteiras do mesmo tamanho e grau, pups misturados na tonelagem de juntas inteiras escondem quantas juntas inteiras você recebeu. Tamanhos e detalhes de pedido estão no guia de pup joints API 5CT. Luvas de reposição compradas avulsas também são um item de fornecimento separado: veja luvas API 5CT.

A 'ton' de uma cotação de casing é tonelada curta, tonelada métrica ou tonelada longa?

Não presuma nada: uma cotação de casing em "tons" pode significar toneladas curtas, toneladas métricas ou toneladas longas, que diferem em cerca de 10–12 % (tonelada curta contra métrica, e tonelada curta contra longa), então pergunte e escreva "tonelada métrica" (ou a unidade desejada) na OC.

São definições de unidades, não dados de especificação. A coluna de exemplo usa a massa nominal de 69,94 kg/m do 9⅝″ 47 lb/ft (Tabela C.18). A diferença entre as cifras em toneladas curtas e métricas é a que dói; chame-a de tonelada misteriosa. Os mesmos 1.000 m de tubo são 77,10 toneladas curtas ou 69,94 toneladas métricas, um número cerca de 10 % maior para exatamente o mesmo aço, simplesmente porque cada tonelada curta é menor.

Não converta lb/ft por conta própria. Os kg/m da API 5CT são valores SI designados na Tabela C.18. Nem sempre são lb/ft × 1,488 até a última casa decimal, e uma pequena diferença é a intenção da norma, não um erro de digitação. Leia os kg/m na tabela ou na nossa consulta por tamanho da Tabela C.18. O conversor de tonelada métrica para tonelada curta cuida da parte de unidades.

Por que a tonelagem faturada não bate com o meu cálculo? Seis causas e a verificação da lista de embalagem

A maioria das divergências de tonelagem em um pedido de casing API 5CT vem de uma base de massa trocada, de uma unidade de tonelada trocada ou de um item do pedido sem teto, e cada uma pode ser diagnosticada pela lista de embalagem antes de você aprovar a fatura.

A lista de embalagem é o documento que ninguém lê até a fatura chegar. Leia-a primeiro. Eis o que ela pode dizer:

Cada falha deixa uma razão que você identifica com uma calculadora, então dá para achar a causa antes que alguém discuta sobre balanças.

Quando este cálculo não se aplica:

• Casing para poços de água, estaqueamento ou uso estrutural. Não são produtos API 5CT, e as massas da Tabela C.18 não os descrevem.
• Cargas de projeto da coluna no poço. Carga no gancho e peso flutuado pertencem ao modelo do engenheiro de perfuração, não à OC.
• Conexões premium. A Tabela C.18 lista em apenas para rosca redonda API e buttress; para uma conexão premium, peça ao dono da conexão a massa da luva ou da caixa.
• Tamanhos ou pesos não API. Se o tamanho não está na Tabela C.18, não existe massa calculada API para comparar; acorde a fórmula por escrito.

Checklist da lista de embalagem antes de aprovar a fatura:

1. Tally junta a junta com os comprimentos individuais em metros com duas casas decimais (Seção 7.6).
2. Metros totais do tally contra os metros da licitação, e contra o comprimento montado se a licitação estava em metros no poço.
3. A base de massa da fatura bate com a base da OC.
4. Massas por tubo fornecidas se a fatura for por peso de balança (Seção 9.13.7), com a compensação de luvas e protetores declarada.
5. Pup joints e luvas avulsas em linhas próprias, não dentro da tonelagem de juntas inteiras.
6. Unidade de tonelada declarada na fatura, e que seja a da OC.
7. Total dentro do teto positivo da OC e não abaixo do limite negativo do item do pedido da Tabela 18.

Peça uma lista de embalagem por contêiner ou por grupo de amarrados, com números de junta rastreáveis até o tally; assim os comprimentos de cada contêiner podem ser conferidos contra a sua parcela do pedido em vez de conciliar um grande total no fim. Quantas juntas de um dado tamanho cabem em um contêiner de 40 ft, um flat rack ou um porão de carga fracionada é outro cálculo, coberto no nosso guia de embarque em contêiner, breakbulk e flat rack. Onde a tonelagem entregue é contada, na usina ou no seu porto, é decidido pelo seu Incoterm. O guia de Incoterms 2020 para compradores de tubos de aço explica onde passam o risco e a quantidade.

Quando estiver pronto para cotar, envie-nos os detalhes do pedido: OD e lb/ft, grau e PSL, conexão, faixa, quantidade em juntas ou metros, e porto de destino com Incoterm. Responderemos com juntas, metros e toneladas nas duas bases de massa e a base de faturamento escrita. Se você está montando a especificação de compra completa, comece pelo checklist de RFQ de casing.