I tubi senza saldatura del catalogo di Intertubi

La normativa ASTM A312

La normativa ASTM A312 è la norma di riferimento per la realizzazione di tubi in acciaio inossidabili realizzati con o senza saldatura e deformati plasticamente a freddo. La normativa comprende numerosi aspetti riguardanti sia la geometria che il materiale. In particolare, definisce:

• La composizione chimica: definendo il range di numerosi elementi, da quelli principali per gli acciai austenitici, quali carbonio, cromo e nichel, ad elementi secondari ma importanti per le caratteristiche resistenziali del tubo come zolfo, fosforo, manganese e altri elementi.
• Le proprietà meccaniche: vengono svolti numerosi test a partire dalla caratterizzazione a trazione e vengono elencati i valori di sforzo a snervamento e a rottura minimi richiesti.
• I processi manufatturieri: vengono indicati i processi di produzione delle varie categorie di tubi disponibili.
• Trattamenti termici: sono riportate le caratteristiche ambientali necessarie per svolgere un trattamento di ricottura.
• Tolleranze: sono indicate le tolleranze sia sullo spessore del tubo (in relazione al diametro) che sul diametro esterno (in relazione alla lunghezza e alla tipologia di tubo), oltre che sulla lunghezza stessa del tubo.

I materiali per i tubi astm

I materiali utilizzati per la realizzazione dei tubi senza saldatura sono gli acciaio austenitici 304L e 316L. Tali materiali, come visto in altri articoli, rappresentano un punto di forza per la realizzazione di componenti in contatto con fluidi e, quindi, soggetti a problemi di corrosione. La differenza tra i due materiali riguarda principalmente il cromo, che varia tra il 18 e il 20% per il 304 e tra il 16 e il 18% per il 316, e il nichel, che varia tra 8 e 13% per il 304 e tra 10 e 14% per il 316. Inoltre, il tubo realizzato in acciaio austenitico 316L contiene anche una percentuale tra il 2 e il 3% di molibdeno, elemento necessario per favorire la resistenza alla corrosione, soprattutto se si tratta di tensocorrosione o corrosione per vaiolatura (pitting).

Altre caratteristiche dei tubi astm senza saldatura

Nella scheda tecnica di Intertubi, oltre alle caratteristiche viste per la composizione chimica, è possibile trovare informazioni riguardanti:
- Le tolleranze: in particolare a seconda del diametro del tubo e del rapporto tra spessore e diametro esterno (in particolare, è di interesse sapere se sia maggiore o minore del 5% tale rapporto) è possibile definire il range in cui può variare lo spessore.
- Le proprietà meccaniche: sono riportati i dati relativi alla resistenza a snervamento (170 MPa) e a rottura (485 MPa) per entrambi i materiali utilizzabili per i tubi.
- Le tolleranze sul diametro: si nota che delta di tolleranza positivo risulta crescente al crescere del diametro mentre il delta negativo rimane costante e pari a -0,8 mm.

I tubi senza saldatura del catalogo di Intertubi

Intertubi presenta, all’interno del suo catalogo, una serie di prodotti che riguardano i componenti principali e la raccorderia nel campo delle tubature. Tra questi prodotti vi sono i tubi senza saldatura ASTM A-312 (o ASME B36.19) che rappresentano un prodotto molto importante all’interno del mercato.

Perché evitare la saldatura per i tubi?

La caratteristica principale di questi tubi è quella di non essere realizzati tramite processi di saldatura, con tutte le problematiche che ne derivano. Infatti, la progettazione e la realizzazione dei giunti saldati rappresenta sempre un problema per il progettista e per il fabbricatore, in quanto non è mai facile stabilire preventivamente la resistenza di un giunto saldato. L’unica maniera, che riguarda anche i tubi, è quella di andare a svolgere delle prove di tipo distruttivo e l’alternativa più utilizzata è quella di progettare tenendo conto di questa serie di difettologie che possono trovarsi all’interno del prodotto usando dei coefficienti di sicurezza preventivi.
I difetti, infatti, che si possono riscontrare all’interno di un pezzo saldato possono essere molti e differenti e dipendono da numerose cause:
- Difetti dimensionali: formazione di convessità che possono innescare rotture di tipo fragile;
- Fusione incompleta: provocando una saldatura non efficace e riducendo la resistenza del componente;
- Penetrazione inadeguata: andando a creare un cianfrino di dimensioni inferiore rispetto allo spessore dei componenti che si stanno saldando;
- Porosità: si possono generare in seguito all’intrappolamento di gas all’interno del metallo fuso durante la saldatura;
- Inclusioni di tipo solido: intrappolamento di vari tipi di impurità che vanno a ridurre la pulizia e la resistenza del componente saldato;
- Cricche: sia a caldo che a freddo, possono essere causate da vari tipi di fenomeni come la dilatazione termica e il ritiro volumentrico in seguito alle variazioni di temperatura.
Questi sono solamente alcuni dei difetti riscontrabili ma da ciò, facendo anche un bilancio con i benefici che la saldatura comporta, emerge che la produzione di tubi non saldati riduce i difetti e aumenta la resistenza delle strutture.

I tubi senza saldatura secondo la normativa ASTM A-312

La normativa ASTM A-312 è fondamentale nella descrizione di questi componenti e descrive in maniera dettagliata le caratteristiche riguardanti sia la geometria che il materiale. Gli aspetti principali che vengono definiti dalla normativa sono i seguenti:
1. Composizione chimica: per quanto riguarda il materiale è importante avere dei valori limite (superiori o inferiori che siano) o dei range in cui debbano stare i vari elementi costituenti il materiale;
2. Proprietà meccaniche: valori delle proprietà a trazione che devono essere rispettati dai tubi;
3. Metodologie di produzione: sono elencati le varie metodologie produttive che possono essere impiegate per la realizzazione dei tubi senza saldatura e non solo.
4. Trattamenti termici: sono alla base per aumentare le caratteristiche meccaniche e resistenziali dei tubi;
5. Tolleranze: al fine di garantire un corretto montaggio in esercizio è necessario che sia il diametro che la lunghezza prevedano delle tolleranze molto strette.

Le caratteristiche fondamentali dei tubi senza saldatura

All’interno della sezione dedicata del catalogo di Intertubi è possibile trovare le dimensioni e le caratteristiche fondamentali per i tubi senza saldatura. In particolare, oltre a quelle descritte nei paragrafi dedicati (ovvero materiali, caratteristiche resistenziali e tolleranze), vi sono:
- diametro: espresso in pollici da ½” a 8”. È una caratteristica fondamentale per determinare l’accoppiamento con la raccorderia idraulica connessa;
- diametro esterno: espresse mediante le unità di misura del sistema metrico, da 21,34 a 219,10 mm. Importante per determinare gli ingombri in fase progettuale;
- lo spessore di parete: che varia tra 2,11 fino a 3,76 mm per la serie SCH10S, da 2,77 a 8,18 mm per la serie SCH 80S e da 3,73 a 12,70 mm per la serie SCH80S. L’aumento dello spessore determina sia l’aumento del peso che della rigidezza del tubo;
- il peso: da 1 fino a 19,94 kg per la serie SCH10S, da 1,26 a 42,49 per la serie SCH40S e da 1,62 a 64,57 kg per la serie SCH80S. È una caratteristica impattante in fase progettuale per i calcoli dal punto di vista strutturale degli edifici in cui si vanno a disporre tali tubi.
Ciò che emerge dall’analisi di queste tabelle è che vi è un’ampia variabilità di prodotti realizzati, sia per quanto riguarda il peso che per quanto riguarda le dimensioni ottenibili. Questo consente di andare incontro alle esigenze di tutti i clienti, permettendo l’adattabilità a differenti tipologie di impianti sia civili che industriali.

I vantaggi dei tubi senza saldatura

La struttura e le caratteristiche dei tubi senza saldatura sono state ampiamente descritte nei paragrafi precedenti, valutando quali possono essere le difettologie riscontrabili e quali sono i punti di forza che derivano dall’eliminazione del processo di saldatura.
In questo paragrafo si vuole entrare ulteriormente in questi aspetti, evidenziando alcuni possibili vantaggi che derivano dall’utilizzo dei tubi senza saldatura. In particolare, è possibile citare:
- maggiore facilità di installazione. Eliminando la fase di saldatura si riescono a ridurre anche gli interventi di operatori specializzati per il controllo e l’installazione, riducendo dunque le fasi di manutenzione, i costi e le tempistiche di messa in opera;
- maggiore integrità strutturale. L’utilizzo di saldature va a compromettere in parte la struttura cristallina del tubo modificando localmente la composizione e mutando le caratteristiche del tubo sia nella zona di fusione (ZF) che nella zona termicamente alterata (ZTA);
- riduzione delle fasi di progettazione e simulazione. Infatti, mediante gli strumenti oggi universalmente diffusi nel settore della saldatura e delle strutture meccaniche è possibile andare a simulare la tenuta e la resistenza di un assieme. La saldatura, rispetto ad un giunto meccanico, presenta difficoltà maggiori che derivano principalmente dalla variazione microstrutturale introdotta al punto precedente.
Questi vantaggi, pur non essendo gli unici, risultano meno evidenti rispetto alle difettologie introdotte nei paragrafi scorsi, ma costituiscono alcuni degli aspetti accessori che devono essere tenuti in considerazione in fase di design e scelta dei tubi.