La distinzione fondamentale nella produzione: foratura contro formatura e saldatura
La distinzione più fondamentale tra tubi in acciaio senza saldatura e tubi saldati risiede nei rispettivi metodi produttivi. I tubi senza saldatura vengono realizzati partendo da un billetto cilindrico solido in acciaio, privo di saldature longitudinali o elicoidali. Il processo produttivo inizia riscaldando il billetto solido a circa 1.250 °C e spingendolo con forza su un mandrino di foratura per creare una camicia cava questo billetto cavo e rovente viene quindi fatto passare attraverso successivi gruppi di rulli concavi che ne definiscono il diametro esterno e lo spessore della parete appropriati il risultato è un tubo con una struttura continua ed omogenea: non presenta punti deboli, come quelli riscontrabili nei tubi saldati. Al contrario, i tubi saldati vengono realizzati formando una lamiera o un nastro di acciaio in forma tubolare e saldando i bordi tra loro. La saldatura costituisce la differenza fondamentale, poiché introduce una zona termicamente influenzata (HAZ) che può presentare proprietà meccaniche diverse da quelle del metallo base. .
Produzione di tubi senza saldatura: laminazione a caldo e trafilatura a freddo
La produzione di tubi senza saldatura si suddivide principalmente in due categorie: laminazione a caldo e laminazione a freddo (trafilatura a freddo), ciascuna adatta a tubi con specifiche e applicazioni differenti. il metodo di laminazione a caldo rappresenta circa l’80–90% della produzione di tubi senza saldatura ed è generalmente impiegato per diametri maggiori e spessori più elevati. il processo prevede: preparazione del billet — selezione di billetti di acciaio tondo di alta qualità e riscaldamento alla temperatura appropriata; foratura — utilizzo di una macchina foratrice per trasformare il billet riscaldato in una camicia cava; laminazione — utilizzo di un laminatoio tubolare per laminare la camicia in un tubo d'acciaio delle dimensioni desiderate; calibratura e raddrizzamento — per garantire l'accuratezza dimensionale; trattamento termico — come normalizzazione e ricottura per migliorare le proprietà meccaniche; ispezione finale e imballaggio i tubi senza saldatura laminati a caldo offrono elevata efficienza produttiva e basso costo, sebbene la qualità superficiale e l'accuratezza dimensionale siano relativamente meno elevate per applicazioni che richiedono maggiore precisione, si impiega la trafilatura a freddo. Questo processo ha inizio con una camicia laminata a caldo come billet, che viene decapata per rimuovere la calamina superficiale il tubo d'acciaio grezzo viene quindi lavorato alle dimensioni desiderate mediante un laminatoio a freddo o una trafilatrice a freddo, migliorando significativamente l'accuratezza dimensionale e la qualità superficiale . I tubi di acciaio lavorati a freddo vengono tipicamente sottoposti ad annealing per eliminare le tensioni interne e ripristinare la plasticità, seguito da trattamenti finali come raddrizzatura, taglio e lucidatura . I tubi senza saldatura laminati a freddo si contraddistinguono per l’elevata precisione dimensionale e la superficie liscia, rendendoli adatti a macchinari di precisione e sistemi idraulici .
Produzione di tubi saldati: ERW, LSAW e SSAW
I tubi di acciaio saldati sono prodotti mediante tre processi principali: saldatura a resistenza elettrica (ERW), saldatura ad arco sommerso longitudinale (LSAW) e saldatura ad arco sommerso elicoidale (SSAW), ciascuno con materiali di partenza, metodi di formatura e applicazioni specifiche . Tubi ERW sono prodotti da bobine larghe laminati a caldo che subiscono pre-piegatura, formatura, saldatura, trattamento termico, calibratura, raddrizzatura e taglio . Il riscaldamento ad induzione ad alta frequenza fonde localmente le superfici di accoppiamento, e la pressione le fa saldare insieme senza l’uso di elettrodi di saldatura. I tubi ERW offrono elevata precisione dimensionale, spessore uniforme della parete, buona qualità superficiale e capacità di resistere ad alte pressioni, sebbene siano limitati a diametri più piccoli e pareti più sottili . Sono ampiamente utilizzati nel trasporto di gas urbano, petrolio greggio e prodotti petroliferi finiti . Tubi LSAW sono formati da lastre d’acciaio singole pressate in stampi o macchine formatrici, mediante saldatura ad arco sommerso su entrambi i lati ed espansione . Il metodo UOE preme la lastra d’acciaio in una forma a U, quindi in una forma a O, esegue la saldatura del giunto internamente ed esternamente e la espande meccanicamente. Il processo JCOE forma progressivamente la lastra attraverso una serie di presse. I tubi LSAW offrono un’ampia gamma di specifiche prodotto con buona tenacità, plasticità, uniformità e densità del cordone di saldatura, eccellendo nei grandi diametri, pareti spesse, resistenza ad alta pressione e resistenza a basse temperature . Tubazioni SSAW sono formati alimentando continuamente una bobina di nastro d'acciaio in diagonale, creando una saldatura elicoidale mediante saldatura ad arco sommerso automatica con doppio filo e su entrambi i lati. Questo metodo consente la produzione di tubi di grande diametro (Ф1016–3200 mm) utilizzando bobine più strette e meno costose . Il processo di saldatura elicoidale permette la produzione di tubi di grande diametro adatti al trasporto di grandi quantità di petrolio e gas. I tubi SSAW sono ampiamente utilizzati nel trasporto di petrolio, gas naturale e acqua, nonché in applicazioni di fondazione e strutturali.
Differenze di prestazioni e costi
I diversi processi produttivi determinano profili distinti in termini di prestazioni, costi e dimensioni. I tubi senza saldatura, privi di giuntura saldata, sono considerati più resistenti e affidabili . Offrono un'eccellente omogeneità nella direzione circonferenziale e risultano pertanto altamente resistenti alla pressione interna e alla torsione. Tuttavia, i processi moderni e i test di garanzia della qualità hanno ridotto al minimo la differenza di robustezza tra i due tipi. . Nella pratica, le moderne tecniche di saldatura — in particolare ERW/HFW — producono giunti la cui resistenza è pari o superiore a quella del metallo base . I tubi saldati sono più lisci, più uniformi e meno costosi da produrre rispetto ai tubi senza saldatura . I tubi senza saldatura costano tipicamente il 20–40% in più rispetto ai tubi saldati e presentano tempi di consegna più lunghi per le dimensioni maggiori . La resistenza intrinseca dei tubi saldati è formalmente considerata circa il 20% inferiore rispetto a quella dei corrispondenti tubi senza saldatura (come richiesto dalle norme) . Anche l’uniformità dello spessore differisce: i tubi saldati raggiungono tipicamente una tolleranza di ±10% o migliore, mentre per i tubi senza saldatura è tipica un’eccentricità di ±12,5% .
Ambiti applicativi: quando scegliere ciascun tipo
La scelta tra tubi senza saldatura e tubi saldati dipende dai requisiti di pressione, dalle dimensioni del tubo, dal budget e dai tempi di consegna . I tubi senza saldatura sono obbligatori o fortemente preferiti per applicazioni ad alta pressione — inclusi i settori degli idrocarburi, le raffinerie, l’esplorazione e la perforazione di petrolio e gas, e i cilindri idraulici — nonché per servizi ad alta temperatura superiori a 400 °C, servizi a bassa temperatura inferiori a -46 °C e servizi acidi (sour service), dove il rischio di fessurazione nella zona termicamente influenzata (HAZ) deve essere ridotto al minimo . Sono inoltre preferiti per tubazioni di piccolo diametro (NPS 2 e inferiore), dove l’uso di tubi senza saldatura è prassi consolidata . Tra le specifiche più comuni per tubi senza saldatura figurano ASTM A106, A335 e API 5L . I tubi saldati sono generalmente accettabili — e spesso preferiti — per oleodotti di grande diametro (NPS 24+), dove i tubi senza saldatura non sono disponibili o risultano proibitivamente costosi , per applicazioni strutturali secondo ASTM A500 o EN 10219, e per il trasporto di acqua e reti di servizi a bassa pressione . I tubi saldati sono comunemente impiegati nelle applicazioni di impiantistica edile per acqua non potabile, quali acqua a bassa pressione, riscaldamento, raffreddamento e gas - Non lo so. Le specifiche comuni dei tubi saldati includono ASTM A53 Tipo E, API 5L e ASTM A671/A672 - Non lo so. Il fattore di efficienza delle giunture di saldatura (E) di ASME B31.3 determina se il tubo saldatore soddisfa i requisiti di pressione di progettazione: per il tubo ERW esaminato secondo la norma applicabile, E = 0,85 a 1,0; per il tubo senza cuciture, E = 1,0 sempre - Non lo so. Conoscendo queste differenze fondamentali di processo, gli ingegneri e i professionisti degli appalti possono selezionare il tipo di tubo che equilibra in modo ottimale i requisiti tecnici con le considerazioni economiche per ogni applicazione specifica.
