I tubi possono essere suddivisi in tubi metallici e tubi non metallici. I tubi metallici sono ulteriormente suddivisi in tipi ferrosi e non ferrosi. I metalli ferrosi sono composti principalmente da ferro, mentre i metalli non ferrosi non sono composti da ferro. I tubi in acciaio al carbonio, i tubi in acciaio inossidabile, i tubi in cromo-molibdeno e i tubi in ghisa sono tutti tubi in metallo ferroso con il ferro come componente principale. I tubi in nichel e leghe di nichel, così come i tubi in rame, sono tubi non ferrosi. I tubi in plastica, i tubi in cemento, i tubi rivestiti in plastica, i tubi rivestiti in vetro, i tubi rivestiti in cemento e altri tubi speciali che possono essere utilizzati per scopi specifici sono chiamati tubi non metallici. I tubi in metallo ferroso sono i tubi più utilizzati nell'industria energetica; i tubi in acciaio al carbonio sono ampiamente utilizzati. Gli standard ASTM e ASME regolano una varietà di tubi e materiali per tubazioni utilizzati nell'industria di processo.
L'acciaio al carbonio è l'acciaio più utilizzato nell'industria, rappresentando oltre il 90% della produzione totale di acciaio. In base al contenuto di carbonio, gli acciai al carbonio sono ulteriormente suddivisi in tre categorie:
Negli acciai legati, si utilizzano diverse proporzioni di elementi di lega per ottenere proprietà desiderate (migliorate) come saldabilità, duttilità, lavorabilità, resistenza, temprabilità e resistenza alla corrosione, ecc. Alcuni degli elementi di lega più comunemente utilizzati e le loro funzioni sono i seguenti:
L'acciaio inossidabile è una lega di acciaio con un contenuto di cromo del 10,5% (minimo). L'acciaio inossidabile presenta una straordinaria resistenza alla corrosione grazie alla formazione di un sottilissimo strato di Cr2O3 sulla superficie. Questo strato è anche noto come strato passivante. Aumentando la quantità di cromo, la resistenza alla corrosione del materiale migliora ulteriormente. Oltre al cromo, vengono aggiunti nichel e molibdeno per conferire proprietà desiderate (o migliorate). L'acciaio inossidabile contiene anche quantità variabili di carbonio, silicio e manganese. L'acciaio inossidabile è ulteriormente classificato come:
Oltre ai gradi sopracitati, nell'industria vengono utilizzati anche alcuni gradi avanzati (o gradi speciali) di acciaio inossidabile, tra cui:
Gli acciai per utensili hanno un elevato contenuto di carbonio (dallo 0,5% all'1,5%). Un contenuto di carbonio più elevato conferisce maggiore durezza e resistenza. Questo acciaio viene utilizzato principalmente per la produzione di utensili e stampi. Gli acciai per utensili contengono quantità variabili di tungsteno, cobalto, molibdeno e vanadio per aumentarne la resistenza al calore e all'usura, nonché la durata. Ciò rende l'acciaio per utensili ideale per utensili da taglio e foratura.
Questi tubi sono ampiamente utilizzati nell'industria di processo. Le designazioni ASTM e ASME per i tubi hanno un aspetto diverso, ma i gradi del materiale sono gli stessi. Ad esempio:
La composizione e le proprietà del materiale secondo i codici ASME e ASTM sono identiche, fatta eccezione per il nome. La resistenza alla trazione dell'acciaio ASTM A 106 Gr A è di 330 MPa, dell'acciaio ASTM A 106 Gr B è di 415 MPa e dell'acciaio ASTM A 106 Gr C è di 485 MPa. Il tubo in acciaio al carbonio più comunemente utilizzato è l'ASTM A 106 Gr B. Esiste un'alternativa all'ASTM A 106 Gr A 330 MPa, l'ASTM A 53 (acciaio zincato a caldo o tubo di linea), che è anch'esso un grado ampiamente utilizzato nei tubi in acciaio al carbonio. Il tubo ASTM A 53 è disponibile in due gradi:
I tubi ASTM A 53 sono suddivisi in tre tipologie: Tipo E (ERW - saldatura a resistenza), Tipo F (saldatura in forno e di testa), Tipo S (senza saldatura). Nella tipologia E sono disponibili sia ASTM A 53 Gr A che ASTM A 53 Gr B. Nella tipologia F è disponibile solo ASTM A 53 Gr A, mentre nella tipologia S sono disponibili sia ASTM A 53 Gr A che ASTM A 53 Gr B. La resistenza alla trazione dei tubi ASTM A 53 Gr A è simile a quella dei tubi ASTM A 106 Gr A, pari a 330 MPa. La resistenza alla trazione dei tubi ASTM A 53 Gr B è simile a quella dei tubi ASTM A 106 Gr B, pari a 415 MPa. Questa classificazione comprende tubi in acciaio al carbonio ampiamente utilizzati nell'industria di processo.
I tubi in acciaio inossidabile più utilizzati nell'industria di processo sono chiamati acciai inossidabili austenitici. La caratteristica essenziale dell'acciaio inossidabile austenitico è che è non magnetico o paramagnetico. Tre importanti specifiche per gli acciai inossidabili austenitici sono:
Questa specifica prevede 18 gradi, di cui il 304 L è il più comunemente utilizzato. Una categoria molto diffusa è il 316 L per la sua elevata resistenza alla corrosione. ASTM A 312 (ASME SA 312) per tubi con diametro pari o inferiore a 8 pollici. La lettera "L" insieme al grado indica un basso contenuto di carbonio, che migliora la saldabilità del tubo.
Questa specifica si applica ai tubi saldati di grande diametro. Le tabelle di tubi contemplate in questa specifica sono la Tabella 5S e la Tabella 10.
Saldabilità degli acciai inossidabili austenitici – Gli acciai inossidabili austenitici presentano una dilatazione termica maggiore rispetto agli acciai inossidabili ferritici o martensitici. A causa dell'elevato coefficiente di dilatazione termica e della bassa conducibilità termica dell'acciaio inossidabile austenitico, durante la saldatura possono verificarsi deformazioni o incurvamenti. L'acciaio inossidabile austenitico è soggetto a cricche di solidificazione e liquefazione. Pertanto, è necessario prestare la dovuta attenzione nella scelta dei materiali d'apporto e dei processi di saldatura. La saldatura ad arco sommerso (SAW) non è raccomandata quando sono richieste saldature di acciaio inossidabile completamente austenitico o a basso contenuto di ferrite. La tabella (Appendice-1) è una guida per la selezione del filo d'apporto o dell'elettrodo appropriato in base al materiale di base (per gli acciai inossidabili austenitici).
I tubi in cromo-molibdeno sono adatti per linee di servizio ad alta temperatura poiché la loro resistenza alla trazione rimane invariata anche ad alte temperature. Questi tubi trovano applicazione in centrali elettriche, scambiatori di calore e simili. Sono disponibili in diverse qualità, conformi alla norma ASTM A 335.
I tubi in ghisa sono utilizzati per la lotta antincendio, il drenaggio, le fognature, le condotte sotterranee per impieghi gravosi (sottodimensionate) e altri servizi. I gradi di tubi in ghisa sono:
I tubi in ghisa sferoidale sono utilizzati nelle condotte sotterranee per gli impianti antincendio. I tubi in ghisa sferoidale sono duri grazie alla presenza di silicio. Questi tubi sono impiegati per il trasporto di acidi in ambito commerciale, poiché la loro qualità dimostra resistenza agli acidi industriali, e per il trattamento delle acque che scaricano rifiuti acidi.
Nirmal Surendran Menon ha conseguito una laurea in Ingegneria Meccanica presso l'Anna University, Tamil Nadu, India, nel 2005 e un Master of Science in Project Management presso la National University of Singapore nel 2010. Lavora nel settore petrolifero, del gas e petrolchimico. Attualmente è ingegnere di campo in un progetto di liquefazione di GNL nel sud-ovest della Louisiana. Nell'ambito dell'esecuzione del progetto, i suoi interessi includono la pulizia dei sistemi di tubazioni e la prevenzione delle perdite per gli impianti di liquefazione di GNL.
Ashish ha conseguito una laurea in ingegneria e vanta oltre 20 anni di esperienza in diversi settori, tra cui ingegneria, controllo e garanzia della qualità, qualificazione e monitoraggio dei fornitori, approvvigionamento, pianificazione delle risorse per l'ispezione, saldatura, fabbricazione, costruzione e subappalto.
Le attività di estrazione di petrolio e gas si svolgono spesso in località remote, lontane dalle sedi centrali. Ora è possibile monitorare il funzionamento delle pompe, organizzare e analizzare i dati sismici e tracciare i dipendenti in tutto il mondo praticamente ovunque. Che i dipendenti siano in ufficio o fuori sede, Internet e le relative applicazioni consentono un flusso di informazioni multidirezionale e un controllo senza precedenti.
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