Che cos'è un tubo in acciaio al carbonio? 

Che cos'è il tubo in acciaio al carbonio?

Il tubo in acciaio al carbonio (tubo CS) è un tubo in acciaio composto da carbonio e lega di ferro, solitamente prodotto mediante laminazione a caldo, laminazione a freddo o trafilatura a freddo, e può essere personalizzato in base ai diversi requisiti ingegneristici.

Rispetto a materiali come l'acciaio inossidabile, il rame, il PVC e l'alluminio, il principale componente della lega del tubo in acciaio al carbonio è il carbonio, che gli conferisce notevoli vantaggi in termini di capacità di sopportare la pressione, resistenza agli urti e durata. È adatto a molti settori industriali, come l'edilizia, il petrolchimico, la produzione di macchinari, la cantieristica, la trasmissione di energia, ecc.

Tipi di tubi in acciaio al carbonio

Classificazione per metodo di rotolamento

Tubo in acciaio al carbonio laminato a caldo

I tubi laminati a caldo hanno solitamente un diametro compreso tra 32 mm e 1270 mm e uno spessore di parete di 2,5 mm e 75 mm, adatto a grandi parti strutturali e a tubi in pressione. Rispetto ai tubi laminati a freddo, la superficie dei tubi laminati a caldo è più ruvida e di solito richiede una lavorazione successiva (come il decapaggio o la finitura) per migliorare la finitura.

Tubi in acciaio al carbonio laminati/trafilati a freddo

I tubi laminati a freddo (trafilati) comprendono tubi per caldaie, tubi di trasmissione ad alta pressione, ecc. con tolleranze dimensionali estremamente ridotte (entro ±0,1 mm). La resistenza dei tubi laminati a freddo è superiore a quella dei tubi laminati a caldo, ma la plasticità e la tenacità sono leggermente inferiori.

Classificazione per processo produttivo

Tubo in acciaio al carbonio senza saldatura

Il tubo senza saldatura è prodotto mediante laminazione a caldo, laminazione a freddo o trafilatura a freddo, senza saldature, e ha una maggiore capacità di sopportare la pressione. È adatto ad ambienti ad alta temperatura e ad alta pressione, come il trasporto di petrolio e gas, le condutture delle caldaie, le attrezzature aerospaziali, ecc.

Tubo in acciaio al carbonio saldato

Il tubo saldato viene realizzato saldando piastre o nastri di acciaio dopo la laminazione. In base ai diversi processi di saldatura, si dividono in: tubi saldati con cuciture diritte (ERW), tubi saldati a spirale (SSAW) e tubi saldati ad arco sommerso (LSAW).

Classificazione in base al contenuto di carbonio

1. Acciaio a basso tenore di carbonio

L'acciaio a basso tenore di carbonio è anche chiamato acciaio dolce. In genere ha un contenuto di carbonio compreso tra 0,05% e 0,3%. Per questo motivo, è più duttile e malleabile di altre varianti. È quindi adatto alla saldatura e alla sagomatura.

Ciò lo rende ulteriormente accessibile. Per questo motivo, viene utilizzato in applicazioni come i pannelli della carrozzeria delle automobili, alcune condutture e strutture strutturali. Alcuni esempi sono Q195, Q215, Q235 e altri ancora.

2. Acciaio al carbonio medio

La composizione del carbonio dell'acciaio a medio tenore di carbonio varia da 0,3% a 0,6%. Si tratta quindi di una miscela ben bilanciata di flessibilità e resistenza. L'acciaio a medio tenore di carbonio viene utilizzato per applicazioni che richiedono resistenza senza rinunciare alla flessibilità.

Gli usi tipici dell'acciaio a medio tenore di carbonio includono alberi e binari ferroviari. Ne sono un esempio l'acciaio 45#, il 40Cr e altri ancora.

3. Acciaio ad alto tenore di carbonio

I tubi in acciaio ad alto tenore di carbonio hanno un contenuto di carbonio compreso tra 0,6% e 1,0%. Un contenuto di carbonio più elevato aumenta ulteriormente la durezza e la resistenza, ma diminuisce anche la flessibilità. Viene spesso utilizzato per produrre coltelli e parti strutturali che richiedono un'elevata resistenza, come le funi metalliche.

Esempi comuni di acciaio ad alto tenore di carbonio sono 65Mn, T8, T10 e altri.

4. Acciaio ad altissimo tenore di carbonio

Un tubo in acciaio ad alto tenore di carbonio ha una composizione di carbonio compresa tra 0,96% e 2,1%. È il tubo in acciaio al carbonio più robusto, ma può essere fragile. Le sue applicazioni comprendono, tra l'altro, la fabbricazione di punte da trapano e scalpelli.

Processo di produzione dei tubi in acciaio al carbonio

Il processo di fabbricazione di questi tubi in acciaio comprende particolari fasi vitali. Esse assicurano che il prodotto finale soddisfi le specifiche richieste. Queste sono:

1. Preparazione delle materie prime

La preparazione delle materie prime è l'operazione iniziale del processo di fabbricazione dei tubi in acciaio al carbonio. Gli ingredienti essenziali necessari in questa fase sono:

• Minerale di ferro
• Coca Cola
• Pietra calcarea

Questi ingredienti vengono fusi in un altoforno ad alte temperature. Di conseguenza, si forma l'acciaio fuso. Il tipo di acciaio da produrre dipende da questo ferro. Si basa anche su quantità diverse di carbonio e altri vari elementi di lega.

2. Formazione del tubo

Una volta preparato l'acciaio fuso, viene colato in billette o bramme. Si tratta di forme semilavorate.

Queste forme vengono poi estruse o laminate per produrre il tubo delle dimensioni desiderate. Due metodi diffusi per la formazione dei tubi sono:

• Il metodo ERW (Electric Resistance Welded) prevede l'arrotolamento della lamiera in un cilindro. Poi, la giuntura viene saldata. Si ottengono così tubi ERW.
• Il metodo Seamless prevede il riscaldamento di una billetta e la successiva foratura con un mandrino. Seguono le procedure di allungamento e riduzione delle pareti, per ottenere tubi senza saldatura.

3. Trattamento con il calore

La fase successiva e critica nella formazione dei tubi in acciaio al carbonio è il trattamento termico. Comprende processi quali:

• Ricottura
• Normalizzazione
• Tempra

In questi processi, il tubo viene riscaldato a temperature specifiche. Poi viene raffreddato a livelli controllati. L'obiettivo è quello di migliorare la resistenza, la flessibilità e la durata del tubo d'acciaio.

4. Laminazione a caldo e trafilatura a freddo

Dopo il trattamento termico, il tubo viene trasferito in un impianto di calibratura. Qui viene laminato tramite rulli per ridurne lo spessore della parete e il diametro. Questa procedura viene definita laminazione a caldo.

Dopo la laminazione a caldo, il tubo viene sottoposto a trafilatura a freddo. In questo processo, il tubo passa attraverso una trafila. Il motivo è ridurre ulteriormente il diametro e migliorare la finitura superficiale.

5. Finitura

La finitura è l'ultima operazione nella fabbricazione dei tubi in acciaio al carbonio. Qui il tubo viene tagliato alla lunghezza richiesta. Viene poi sottoposto a diversi processi di finitura, come la raddrizzatura e l'ispezione.

L'intento è quello di confermare la conformità del tubo d'acciaio alle specifiche. Inoltre, si assicura che il tubo sia pronto per l'uso in diverse applicazioni.

Specifiche e standard dei tubi CS

Oltre ai tipi, i tubi in acciaio hanno anche specifiche e standard. Progetti e applicazioni diversi richiedono specifiche e dimensioni diverse per soddisfare le esigenze.

La seguente tabella riporta i dettagli relativi a diversi nomi di prodotti in acciaio al carbonio. Sono indicati anche gli standard esecutivi, le dimensioni (in mm) e la qualità dell'acciaio:

Nome del prodotto	Standard esecutivo	Dimensioni (in mm)	Grado o codice dell'acciaio
Tubo in acciaio senza saldatura zincato a caldo e nero	ASTM A53	0.3~1200 x 1.0~150	GR.A, GR.B, GR.C
Acciaio al carbonio senza saldatura per alte temperature	ASTM A106	10.3~1200 x 1.0~150	GR.B, GR.C
Tubi per scambiatori di calore e condensatori in acciaio dolce trafilati a freddo senza saldatura	ASTM A179	10.3~426 x 1.0~36	Acciaio a basso tenore di carbonio
Tubi per caldaie in acciaio al carbonio senza saldatura per alte pressioni	ASTM A192	10.3~426 x 1.0~36	Acciaio a basso tenore di carbonio
Tubi per scambiatori di calore intermedi in acciaio legato trafilati a freddo senza saldatura	ASTM A199	10.3~426 x 1.0~36	T5, T22
Tubi per caldaie e surriscaldatori in acciaio al carbonio medio senza saldatura	ASTM A210	10.3~426 x 1.0~36	A1, C
Tubi senza saldatura in acciaio legato ferritico e austenitico	ASTM A213	10.3~426 x 1.0~36	T5, T9, T11, T12, T22, T91
Acciai al carbonio e legati senza saldatura per tubi meccanici	ASTM A333	1/4″~42″ x SCH20 ~XXS	Gr1, Gr3, Gr6
Tubi senza saldatura e saldati in acciaio al carbonio e legato per uso criogenico	ASTM A334	1/4″~4″ x SCH20 ~SCH80	Gr1, Gr6
Tubo riscaldatore per acqua di alimentazione in acciaio al carbonio trafilato a freddo senza saldatura	ASTM A556	10.3~426 x 1.0~36	A2, B2

Vantaggi dell'acciaio al carbonio

Come altre forme di acciaio, anche l'acciaio al carbonio presenta vantaggi distinti. Alcuni di essi sono importanti:

1. Robustezza e durata

L'acciaio al carbonio si distingue per la sua elevata resistenza e durata. Questo lo rende adatto a diverse applicazioni rigorose.

Inoltre, può sopportare carichi e pressioni notevoli. Questo rende i raccordi in acciaio al carbonio adatti alle industrie che richiedono soluzioni di tubazioni robuste.

2. Capacità di tollerare condizioni ambientali difficili

L'acciaio al carbonio è in grado di resistere a condizioni ambientali severe, come le condizioni meteorologiche estreme. Inoltre, resiste a sollecitazioni come incendi, uragani e terremoti. Ciò significa che è un materiale eccellente per la costruzione di abitazioni.

3. Riciclabile e rispettoso dell'ambiente

L'acciaio al carbonio è completamente riciclabile. Può essere utilizzato più volte senza compromettere la robustezza e la qualità. Ciò lo rende economico e rispettoso dell'ambiente.

4. Versatilità

L'acciaio al carbonio è un materiale versatile che può essere utilizzato in diversi settori.

I suoi prodotti possono essere fabbricati in diverse dimensioni e spessori. Possono essere tagliati, saldati e formati per ottenere forme diverse. Inoltre, è possibile unirlo semplicemente a valvole e altri raccordi.

5. Resistenza all'usura e allo strappo

L'acciaio al carbonio non sacrifica la longevità. È in grado di resistere all'usura tipica degli usi infrastrutturali e industriali. Questo fa sì che i tubi in acciaio abbiano una vita operativa prolungata nonostante la loro economicità.

6. Resistenza alla corrosione

È evidente che l'acciaio al carbonio è soggetto a corrosione. Tuttavia, può essere protetto in diversi modi. Questi includono la zincatura, l'uso di rivestimenti o l'incorporazione di elementi resistenti alla corrosione. Ciò estende ulteriormente l'utilizzo dell'acciaio al carbonio in diversi ambienti.

7. Costo-efficacia

L'acciaio al carbonio è un materiale conveniente. Può essere sagomato in modo più sottile utilizzando meno materiale, pur mantenendo la sua integrità.

Inoltre, l'acciaio al carbonio è più economico da fabbricare e acquistare rispetto ad altre varianti di acciaio.

Applicazioni del tubo in acciaio al carbonio

I tubi in acciaio al carbonio sono utilizzati per diverse applicazioni in vari campi e settori. Alcuni dei principali sono:

1. Usi strutturali nell'edilizia e nella tecnica delle costruzioni

Questi tubi in acciaio trovano applicazioni strutturali nell'edilizia e nella costruzione. Costituiscono i componenti strutturali di ponti, edifici, strade, gallerie e altre strutture varie.

Conosciuti per le loro capacità di sostenere il carico, i tubi CS sono noti per la loro longevità e solidità. Inoltre, sono utilizzati come tubi per impalcature nel settore edile.

2. Trasporto di petrolio e gas

Questi tubi hanno un ruolo fondamentale nell'industria petrolifera e del gas. Sono la scelta preferita per il trasporto del greggio dai luoghi di estrazione alle raffinerie.

Inoltre, distribuiscono gas naturale alle centrali elettriche, alle abitazioni e alle aziende. La loro elevata resistenza e affidabilità garantiscono un trasporto efficace e sicuro.

3. Produzione automobilistica

Questi tubi in acciaio sono fondamentali nella produzione automobilistica. Vengono impiegati in particolare per sistemi di scarico, componenti del telaio e telai.

Sono molto apprezzati per la loro resistenza superiore e la capacità di sopportare le sollecitazioni del funzionamento del veicolo.

4. Fornitura di acqua e sistemi fognari

Questi tubi in acciaio sono parte integrante dei sistemi di approvvigionamento idrico e fognario. Consentono il passaggio dell'acqua potabile dagli impianti di trattamento alle strutture residenziali e commerciali.

Sono adatti anche per i sistemi fognari. È per il modo in cui convogliano le acque reflue dalle regioni popolate ai siti di trattamento.

5. Applicazioni dell'industria chimica

Questi tubi in acciaio hanno diversi impieghi nell'industria chimica. Ad esempio, sono utilizzati per:

• Reattori
• Sistemi di trasporto
• Serbatoi di stoccaggio

Sono fondamentali per la movimentazione di prodotti chimici negli impianti chimici e farmaceutici.

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