Các ống thép carbon, với vai trò là thành phần cơ bản của cơ sở hạ tầng công nghiệp toàn cầu, được sản xuất và quy định theo các tiêu chuẩn kích thước nghiêm ngặt. Các tiêu chuẩn này xác định rõ đường kính ngoài (OD), độ dày thành ống và đường kính trong (ID) tương ứng. Hệ thống tiêu chuẩn hóa phổ biến nhất đối với ống thép carbon và ống thép hợp kim là ASME B36.10. Tiêu chuẩn này cung cấp dữ liệu kích thước chi tiết cho các kích cỡ ống danh nghĩa (NPS) từ 1/8 inch đến 48 inch trở lên. Trong hệ thống này, đường kính ngoài của một kích cỡ danh nghĩa cụ thể luôn không đổi bất kể độ dày thành ống, trong khi đường kính trong lại tỷ lệ nghịch với số hiệu lịch trình (schedule number) được chọn — một phân loại ban đầu được phát triển nhằm đáp ứng các mức áp suất làm việc khác nhau. Ví dụ, một ống NPS 6 inch luôn có đường kính ngoài là 168,3 mm, nhưng đường kính trong của nó thay đổi tùy theo độ dày thành ống được chọn: dao động từ khoảng 162 mm đối với loại 5S (thành mỏng) đến tối thiểu 124 mm đối với loại 160 (thành rất dày). Dải kích thước trải dài từ những đường kính nhỏ nhất yêu cầu cho các ứng dụng đo lường và chính xác — với đường kính ngoài nhỏ nhất chỉ 6,0 mm và độ dày thành mỏng tới 0,8 mm — cho đến các ống khổng lồ dùng trong dẫn nước, đóng cọc và các dự án cơ sở hạ tầng, có đường kính ngoài vượt quá 3000 mm.
Đối với các ống thép có đường kính nhỏ, thường có đường kính ngoài dưới 114 milimét, quy trình sản xuất phổ biến sử dụng ống không hàn kéo nguội hoặc ống hàn điện trở (ERW). Các cấp độ vật liệu nhấn mạnh vào các đặc tính cơ học chính xác, chất lượng bề mặt và khả năng tạo hình. Tiêu chuẩn ASTM A179 áp dụng cho ống thép carbon thấp không hàn, kéo nguội, dùng trong bộ trao đổi nhiệt và bình ngưng, trong đó hàm lượng carbon được kiểm soát chính xác nhằm tối ưu hóa đặc tính truyền nhiệt và khả năng tạo hình. Đối với các ứng dụng dịch vụ chung, tiêu chuẩn ASTM A53 cấp B là thông số kỹ thuật được áp dụng rộng rãi nhất. Tiêu chuẩn này bao gồm cả ống không hàn và ống hàn có độ dày thành tiêu chuẩn cùng giới hạn chảy tối thiểu là 240 MPa, phù hợp cho các ứng dụng chịu áp lực và cơ khí ở nhiều dải kích thước khác nhau. Các ống có đường kính trung bình (thường có đường kính ngoài từ 60,3 mm đến 323,9 mm) thường được cung cấp theo tiêu chuẩn API 5L dành cho ứng dụng đường ống dẫn. Các cấp độ bao gồm X42, X52, X60 và X70, với giới hạn chảy tăng dần nhằm nâng cao khả năng chịu áp lực của các hệ thống vận chuyển dầu và khí. Đối với các điều kiện đòi hỏi khắt khe nhất như áp lực cao và nhiệt độ cao trong lĩnh vực phát điện và hóa dầu, người ta sử dụng ống thép không hàn ASTM A106 cấp B và C. Các ống có đường kính lớn (thường vượt quá 406 mm đường kính ngoài) chủ yếu được sản xuất bằng các quy trình hàn. Trong các ứng dụng kết cấu và cọc móng, tiêu chuẩn ASTM A252 được thiết kế đặc biệt để chịu được ứng suất do đóng cọc trong quá trình lắp đặt. Đối với các đường ống dẫn áp lực đường kính lớn, các cấp độ API 5L X80 và các cấp thấp hơn cung cấp độ bền cần thiết đồng thời đảm bảo khả năng hàn và độ dai va đập cho các tuyến ống xuyên khu vực. Các ứng dụng đặc biệt như điều kiện cryogenic yêu cầu các cấp độ như ASTM A333.
Các quy trình sản xuất ống thép carbon có sự khác biệt đáng kể dựa trên phân loại kích thước, với các tuyến sản xuất được tối ưu hóa tương ứng với các dải kích thước và yêu cầu về hiệu năng khác nhau. Các ống có đường kính nhỏ (thường có đường kính ngoài dưới 114 mm) chủ yếu được sản xuất dưới dạng ống không hàn thông qua các quá trình khoan nóng và kéo nguội, hoặc dưới dạng ống hàn bằng phương pháp hàn điện trở (ERW) sử dụng cuộn thép. Quá trình kéo nguội — trong đó ống được kéo qua các cối ép ở nhiệt độ phòng — đạt được độ chính xác kích thước tuyệt vời (sai lệch đường kính ngoài ±0,1 mm) và độ bóng bề mặt vượt trội so với các sản phẩm cán nóng. Điều này khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng như ống xi-lanh thủy lực, các bộ phận cơ khí chính xác và thiết bị trao đổi nhiệt. Quy trình sản xuất ERW cho ống có đường kính nhỏ đến trung bình bao gồm việc định hình liên tục dải thép thành hình trụ, hàn mối nối bằng dòng điện tần số cao, sau đó là làm sạch ba-via bên trong và bên ngoài, căn chỉnh kích thước và cắt theo chiều dài yêu cầu. Hiệu suất sản xuất cao của phương pháp này khiến nó trở thành lựa chọn kinh tế nhất cho các ứng dụng ống tiêu chuẩn có đường kính dưới 24 inch. Các ống có đường kính trung bình (thường có đường kính ngoài từ 114 mm đến 406 mm) có thể được sản xuất dưới dạng ống không hàn thông qua các quá trình khoan xoay và cán, hoặc dưới dạng ống hàn ERW/LSAW tùy theo yêu cầu về độ dày thành ống và mức độ quan trọng của ứng dụng. Các ống thép có đường kính lớn (đường kính ngoài vượt quá 406 mm) gần như hoàn toàn được sản xuất bằng các kỹ thuật hàn, trong đó Hàn hồ quang chìm theo đường thẳng (LSAW) và Hàn hồ quang chìm xoắn ốc (SSAW) là hai công nghệ chiếm ưu thế.
