I tubi in acciaio al carbonio, come componenti fondamentali dell’infrastruttura industriale globale, sono prodotti e specificati secondo rigorosi standard dimensionali. Questi standard definiscono esplicitamente il diametro esterno (OD), lo spessore della parete e il conseguente diametro interno (ID). Il sistema di standardizzazione più diffuso per i tubi in acciaio al carbonio e in acciaio legato è l’ASME B36.10. Questo standard fornisce dati dimensionali completi per le dimensioni nominali dei tubi (NPS) comprese tra 1/8 di pollice e 48 pollici e oltre. All’interno di questo sistema, il diametro esterno corrispondente a una determinata dimensione nominale rimane costante indipendentemente dallo spessore della parete, mentre il diametro interno è inversamente proporzionale al numero di "schedule" prescelto — una classificazione originariamente sviluppata per soddisfare diversi livelli di pressione di esercizio. Ad esempio, un tubo da 6 pollici NPS ha sempre un OD di 168,3 mm, ma il suo ID varia in funzione dello spessore della parete scelto: va da circa 162 mm per la classe 5S (parete sottile) a un minimo di 124 mm per la classe 160 (parete extra pesante). La gamma dimensionale spazia dai diametri più piccoli richiesti per applicazioni strumentali e di precisione — con un diametro esterno minimo di soli 6,0 millimetri e spessori di parete fino a 0,8 millimetri — fino a tubi giganti utilizzati per il trasporto idrico, per opere di fondazione (pali) e per progetti infrastrutturali, con diametri esterni superiori a 3000 millimetri.
Per tubi d'acciaio di piccolo diametro, con un diametro esterno generalmente inferiore a 114 millimetri, la produzione impiega comunemente tubi senza saldatura a freddo o tubi saldati a resistenza elettrica (ERW). I tipi di materiale pongono l'accento su proprietà meccaniche precise, qualità della superficie e formabilità. Norme come ASTM A179 riguardano i tubi senza saldatura in acciaio a basso tenore di carbonio, trafilati a freddo, destinati a scambiatori di calore e condensatori, nei quali il contenuto di carbonio è controllato con precisione per ottimizzare le caratteristiche di trasferimento termico e la formabilità. Per applicazioni generiche, la specifica ASTM A53 Grado B è quella più ampiamente applicabile: essa copre tubi senza saldatura e saldati con spessori di parete standard e una resistenza a snervamento minima di 240 MPa, adatti a impieghi sotto pressione e meccanici in diverse fasce di dimensioni. I tubi di diametro medio (con diametri esterni generalmente compresi tra 60,3 mm e 323,9 mm) sono comunemente forniti secondo le specifiche API 5L per applicazioni in condotte. I gradi includono X42, X52, X60 e X70, con resistenze a snervamento progressivamente crescenti per migliorare la resistenza alla pressione nei sistemi di trasporto di petrolio e gas. Per le condizioni più gravose, ad alta pressione e alta temperatura, nei settori della generazione di energia e della petrolchimica, vengono impiegati tubi senza saldatura in acciaio ASTM A106 Grado B e C. I tubi di grande diametro (con diametro esterno generalmente superiore a 406 mm) sono prodotti principalmente mediante processi di saldatura. Per applicazioni strutturali e fondazioni su pali, ASTM A252 è specificamente progettata per resistere alle sollecitazioni generate durante la battitura dei pali in fase di installazione. Per le grandi condotte soggette a pressione, i gradi API 5L X80 e inferiori forniscono la necessaria resistenza meccanica, garantendo al contempo saldabilità e tenacità per condotte interregionali. Applicazioni speciali, come quelle in condizioni criogeniche, richiedono gradi quali ASTM A333.
I processi di produzione per i tubi in acciaio al carbonio variano notevolmente in base alle classificazioni dimensionali, con percorsi produttivi ottimizzati corrispondenti a diverse fasce di diametro e a specifiche esigenze prestazionali. I tubi di piccolo diametro (tipicamente con un diametro esterno inferiore a 114 mm) sono prodotti principalmente come tubi senza saldatura mediante foratura a caldo e trafilatura a freddo, oppure come tubi saldati tramite saldatura a resistenza elettrica (ERW) utilizzando nastri di acciaio. La trafilatura a freddo, che prevede il passaggio del tubo attraverso matrici a temperatura ambiente, consente di ottenere un’eccezionale precisione dimensionale (tolleranza sul diametro esterno ±0,1 mm) e una finitura superficiale superiore rispetto ai prodotti laminati a caldo. Ciò la rende ideale per tubi per cilindri idraulici, componenti meccanici di precisione e applicazioni in scambiatori di calore. Il processo di produzione ERW per diametri da piccoli a medi prevede la formatura continua di nastri d’acciaio in forma cilindrica, la saldatura del giunto mediante corrente ad alta frequenza, seguita da sbavatura interna ed esterna, calibratura e taglio alla lunghezza richiesta. La sua elevata efficienza produttiva ne fa la soluzione più economica per applicazioni standard di tubazioni con diametro inferiore a 24 pollici. I tubi di diametro medio (tipicamente con diametro esterno compreso tra 114 mm e 406 mm) possono essere realizzati come tubi senza saldatura mediante foratura rotativa e laminazione, oppure come tubi saldati ERW/LSAW, in funzione dello spessore di parete richiesto e del livello di criticità dell’applicazione. I tubi d’acciaio di grande diametro (con diametro esterno superiore a 406 mm) vengono quasi esclusivamente prodotti mediante tecniche di saldatura, con la saldatura ad arco sommerso longitudinale (LSAW) e la saldatura ad arco sommerso elicoidale (SSAW) che rappresentano le due tecnologie predominanti.
