Οι σωλήνες από άνθρακα, ως βασικά στοιχεία της παγκόσμιας βιομηχανικής υποδομής, κατασκευάζονται και καθορίζονται σύμφωνα με αυστηρά διαστασιακά πρότυπα. Τα πρότυπα αυτά ορίζουν επακριβώς την εξωτερική διάμετρο (OD), το πάχος του τοιχώματος και την επακόλουθη εσωτερική διάμετρο (ID). Το πιο ευρέως αναγνωρισμένο σύστημα τυποποίησης για σωλήνες από χάλυβα άνθρακα και χάλυβα κραμάτων είναι το ASME B36.10. Αυτό το πρότυπο παρέχει εκτενή διαστασιακά δεδομένα για ονομαστικά μεγέθη σωλήνων (NPS) από 1/8 ίντσα έως 48 ίντσες και άνω. Στο πλαίσιο αυτού του συστήματος, η εξωτερική διάμετρος για ένα συγκεκριμένο ονομαστικό μέγεθος παραμένει σταθερή ανεξάρτητα από το πάχος του τοιχώματος, ενώ η εσωτερική διάμετρος είναι αντιστρόφως ανάλογη του καθορισμένου αριθμού «schedule» — μια ταξινόμηση που αναπτύχθηκε αρχικά για να καλύψει διαφορετικές κατηγορίες πίεσης. Για παράδειγμα, ένας σωλήνας NPS 6 ιντσών έχει πάντα εξωτερική διάμετρο 168,3 mm, αλλά η εσωτερική του διάμετρος διαφέρει ανάλογα με το επιλεγμένο πάχος τοιχώματος: κυμαίνεται από περίπου 162 mm για την κατηγορία 5S (λεπτό τοίχωμα) έως ελάχιστα 124 mm για την κατηγορία 160 (εξαιρετικά βαρύ τοίχωμα). Το φάσμα μεγεθών εκτείνεται από τις μικρότερες διαμέτρους που απαιτούνται για εφαρμογές οργάνων και ακρίβειας — με ελάχιστη εξωτερική διάμετρο μόλις 6,0 χιλιοστά και πάχος τοιχώματος ως 0,8 χιλιοστά — μέχρι τους τεράστιους σωλήνες που χρησιμοποιούνται για μεταφορά νερού, πασσάλωση και έργα υποδομής, με εξωτερικές διαμέτρους που υπερβαίνουν τα 3000 χιλιοστά.
Για χάλυβδινους σωλήνες μικρής διαμέτρου με εξωτερική διάμετρο συνήθως μικρότερη των 114 χιλιοστών, η παραγωγή χρησιμοποιεί συνήθως σωλήνες χωρίς αρμούς και κρύου σχηματισμού ή ηλεκτρικά αντιστασιακά συγκολλημένους (ERW) σωλήνες. Οι βαθμοί υλικού τονίζουν τις ακριβείς μηχανικές ιδιότητες, την ποιότητα της επιφάνειας και τη δυνατότητα σχηματισμού. Πρότυπα όπως το ASTM A179 καλύπτουν σωλήνες χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα χωρίς αρμούς και κρύου σχηματισμού για εναλλάκτες θερμότητας και συμπυκνωτές, όπου η περιεκτικότητα σε άνθρακα ελέγχεται με ακρίβεια για να βελτιστοποιηθούν οι χαρακτηριστικές μεταφοράς θερμότητας και η δυνατότητα σχηματισμού. Για εφαρμογές γενικής χρήσης, η προδιαγραφή ASTM A53 Β είναι η πλέον ευρέως εφαρμόσιμη. Καλύπτει σωλήνες χωρίς αρμούς και συγκολλημένους με τυπικό πάχος τοιχώματος και ελάχιστη αντοχή σε υπερτασική παραμόρφωση 240 MPa, κατάλληλους για εφαρμογές υπό πίεση και μηχανικές εφαρμογές σε διάφορες περιοχές διαστάσεων. Οι σωλήνες μεσαίας διαμέτρου (συνήθως με εξωτερική διάμετρο από 60,3 mm έως 323,9 mm) παρέχονται συνήθως σύμφωνα με τις προδιαγραφές API 5L για εφαρμογές αγωγών. Οι βαθμοί περιλαμβάνουν X42, X52, X60 και X70, με σταδιακά αυξανόμενη αντοχή σε υπερτασική παραμόρφωση για να ενισχύσουν την αντοχή σε πίεση των συστημάτων μεταφοράς πετρελαίου και φυσικού αερίου. Για τις πλέον απαιτητικές συνθήκες υψηλής πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας στους τομείς της παραγωγής ενέργειας και της πετροχημικής βιομηχανίας, χρησιμοποιούνται σωλήνες χάλυβα χωρίς αρμούς ASTM A106 Β και C. Οι σωλήνες μεγάλης διαμέτρου (συνήθως με εξωτερική διάμετρο μεγαλύτερη των 406 mm) κατασκευάζονται κυρίως με διαδικασίες συγκόλλησης. Σε δομικές εφαρμογές και εφαρμογές θεμελίωσης με πασσάλους, το ASTM A252 έχει σχεδιαστεί ειδικά για να αντέχει τις τάσεις που προκαλούνται κατά την ενσωμάτωση των πασσάλων. Για αγωγούς υψηλής πίεσης μεγάλης διαμέτρου, οι βαθμοί API 5L X80 και χαμηλότεροι παρέχουν την απαραίτητη αντοχή, ενώ διασφαλίζουν τη δυνατότητα συγκόλλησης και την ταυτότητα για διασυνοριακούς αγωγούς. Ειδικές εφαρμογές, όπως οι κρυογενικές συνθήκες, απαιτούν βαθμούς όπως το ASTM A333.
Οι διαδικασίες κατασκευής σωλήνων από άνθρακα διαφέρουν σημαντικά ανάλογα με την ταξινόμηση βάσει διαστάσεων, με βελτιστοποιημένες διαδρομές παραγωγής που αντιστοιχούν σε διαφορετικά εύρη διαστάσεων και απαιτήσεις απόδοσης. Οι σωλήνες μικρής διαμέτρου (συνήθως με εξωτερική διάμετρο κάτω των 114 mm) παράγονται κυρίως ως ασφυγμανείς σωλήνες μέσω διαδικασιών θερμής κατανάλωσης με διάτρηση και ψυχρής ελάσεως, ή ως συγκολλημένοι σωλήνες με ηλεκτρική αντίσταση (ERW), χρησιμοποιώντας χάλυβα σε κοίλα. Η ψυχρή ελάση, κατά την οποία ο σωλήνας διέρχεται από καλούπια σε θερμοκρασία δωματίου, επιτυγχάνει εξαιρετική ακρίβεια διαστάσεων (ανοχή εξωτερικής διαμέτρου ±0,1 mm) και ανώτερη ποιότητα επιφάνειας σε σύγκριση με τα προϊόντα θερμής κατανάλωσης. Αυτό το καθιστά ιδανικό για σωλήνες υδραυλικών κυλίνδρων, ακριβείς μηχανικές εξαρτήσεις και εφαρμογές εναλλακτών θερμότητας. Η διαδικασία ERW για σωλήνες μικρής έως μεσαίας διαμέτρου περιλαμβάνει τη συνεχή διαμόρφωση λωρίδας χάλυβα σε κυλινδρικό σχήμα, τη συγκόλληση της ραφής με ρεύμα υψηλής συχνότητας, ακολούθως την αφαίρεση των ακμών εσωτερικά και εξωτερικά, την τελική διαμόρφωση και το κόψιμο σε μήκος. Η υψηλή απόδοση της παραγωγής της την καθιστά την πλέον οικονομική επιλογή για τυπικές εφαρμογές σωληνώσεων με διάμετρο κάτω των 24 ιντσών. Οι σωλήνες μεσαίας διαμέτρου (συνήθως με εξωτερική διάμετρο από 114 mm έως 406 mm) μπορούν να κατασκευαστούν ως ασφυγμανείς σωλήνες μέσω διαδικασιών περιστροφικής διάτρησης και κύλισης, ή ως συγκολλημένοι σωλήνες ERW/LSAW, ανάλογα με τις απαιτήσεις πάχους τοιχώματος και την κρισιμότητα της εφαρμογής. Οι μεγάλης διαμέτρου χαλύβδινοι σωλήνες (με εξωτερική διάμετρο πάνω από 406 mm) κατασκευάζονται σχεδόν αποκλειστικά με τεχνικές συγκόλλησης, με την Εγκάρσια Υποβυθιζόμενη Τόξου Συγκόλληση (LSAW) και την Ελικοειδή Υποβυθιζόμενη Τόξου Συγκόλληση (SSAW) να είναι οι δύο κυρίαρχες τεχνολογίες.
