Tutto sui tubi in acciaio: panoramica delle caratteristiche tecniche e degli aspetti di installazione

Nell'industria e nell'uso domestico, il tubo d'acciaio è ampiamente utilizzato. Viene impiegato nella posa di condotte chiuse e aperte che forniscono gas e liquidi alle stazioni di distribuzione. Con l'ausilio di prodotti in acciaio, si proteggono cavi di potenza e segnale nell'aviazione e nell'industria automobilistica.

I tubi in acciaio in diverse aree svolgono la funzione di elementi strutturali e decorativi. Nell'uso domestico, vengono assemblati sistemi di approvvigionamento idrico e riscaldamento. Il prodotto possiede elevate caratteristiche fisiche, sopporta carichi operativi significativi e funge in modo affidabile per molti anni.

Tipi di acciaio per la produzione

Nella fabbricazione industriale dei tubi d'acciaio vengono utilizzati i seguenti tipi di materie prime:

• acciaio al carbonio St 3, St 10-20, St17g1s-u – per tubi elettrosaldati universali di uso generale;
• acciaio 20-10 – per la fabbricazione di tubi laminati a caldo senza saldatura;
• acciaio 20 – per materiale tubolare di deformazione a freddo;
• acciaio inossidabile 12Kh18N12T, 12Kh18N10T, 08Kh18N10T – per tubi richiesti nell'energia e nell'industria chimica.

I tipi di acciaio bassolegato hanno buone proprietà meccaniche e un prezzo accessibile. Gli additivi leganti influenzano positivamente le caratteristiche fisiche dell'acciaio, migliorano la tenacità e la plasticità, rendono il materiale più resistente e durevole alle alte temperature e ai fenomeni di corrosione atmosferica.

Tuttavia, il costo dell'acciaio legato è leggermente superiore e i tubi realizzati con esso sono sempre valutati un po' più cari. In base al livello di lega, l'acciaio si divide in tre classi.

I tubi senza saldatura in acciaio legato garantiscono al gasdotto un'integrità impeccabile, non richiedono lavori di manutenzione meticolosi e riducono al minimo le potenziali perdite.

L'acciaio a bassa lega contiene non più del 2,5% di vari additivi. Nei tipi a media lega questo valore oscilla tra il 2,5 e il 10%. Nei tipi ad alta lega, la quantità di componenti che migliorano le proprietà di base del metallo va dal 10 al 50%.

In totale, esistono 14 tipi di leghe di acciaio ad alta lega con caratteristiche diverse. Tra i più richiesti ci sono i materiali che mostrano una buona resistenza a vari fenomeni corrosivi e che sono in grado di lavorare efficacemente senza distruzione della struttura a temperature estremamente elevate.

Fabbricazione di tubi d'acciaio: metodi principali

I tubi d'acciaio vengono realizzati in diversi modi.

Le varianti di fabbricazione più diffuse sono:

• elettrosaldati a giunto diritto;
• elettrosaldati a giunto spirale;
• deformati a caldo senza giunto;
• laminati a freddo senza giunto.

La scelta del metodo di lavorazione del metallo appropriato dipende dalla qualità della materia prima e dalle attrezzature a disposizione del produttore.

I tubi per acqua e gas sono regolamentati da uno standard separato. Tuttavia, ciò non avviene perché esiste un metodo di fabbricazione speciale per questo materiale, ma solo in base al campo di applicazione.

In sostanza, i tubi di questo tipo rappresentano un prodotto elettrosaldato universale con giunto longitudinale. Di solito questo tipo viene utilizzato in sistemi di comunicazione con pressione moderata.

Come si realizzano i tubi elettrosaldati a saldatura longitudinale?

La lamiera d'acciaio arrotolata (strip) viene srotolata e tagliata in strisce longitudinali della lunghezza e larghezza desiderate. I frammenti ottenuti vengono saldati in un nastro continuo, garantendo così la continuità nella produzione.

Successivamente, il nastro viene deformato nei rulli e trasformato in un prodotto a sezione circolare con bordi aperti. La giuntura viene saldata mediante arco elettrico, correnti induttive, plasma, laser o fasci di elettroni.

La saldatura su un tubo d'acciaio, eseguita in atmosfera di gas inerte con elettrodo di tungsteno (elemento attivo della saldatura ad arco), è abbastanza robusta e durevole. Tuttavia, la lavorazione richiede molto tempo. La saldatura dei tubi con correnti induttive ad alta frequenza viene eseguita quasi 20 volte più velocemente, quindi il prezzo di tali prodotti è sempre significativamente inferiore.

Dopo tutte le manipolazioni, il tubo d'acciaio circolare viene calibrato nei rulli e si effettua un delicato controllo non distruttivo della resistenza e dell'integrità della saldatura mediante ultrasuoni o correnti parassite. Se durante il test non vengono rilevati errori, il grezzo viene tagliato in frammenti della lunghezza prevista e inviato al magazzino.

Produzione di tubi elettrosaldati a saldatura elicoidale

La produzione di tubi in acciaio con giunto a spirale avviene secondo lo stesso principio di quelli a giunto longitudinale, ma per la fabbricazione vengono utilizzati meccanismi più semplici. La differenza principale è che il nastro d'acciaio tagliato viene arrotolato non in un tubo, ma a spirale mediante rulli. Ciò garantisce un'elevata precisione di giunzione in tutte le fasi.

Sui tubi con giunto a spirale, in caso di emergenza, non si forma una cricca longitudinale principale, riconosciuta dagli esperti come la deformazione più pericolosa di qualsiasi sistema di comunicazione.

La saldatura a spirale è considerata più affidabile e conferisce al tubo una maggiore resistenza alla trazione. Tra gli svantaggi vi è la maggiore lunghezza della saldatura, che richiede costi aggiuntivi per i materiali di saldatura e più tempo per l'unione.

Fabbricazione di tubi senza saldatura deformati a caldo

Come grezzo per la creazione di un tubo d'acciaio senza saldatura (tra filato) mediante deformazione a caldo, si utilizza un grezzo monolitico di forma cilindrica.

Viene riscaldata ad alta temperatura in un forno industriale e passata attraverso una pressa perforatrice. L'aggregato trasforma il prodotto in una boccola (cilindro cavo), e la successiva lavorazione con più rulli conferisce all'elemento lo spessore delle pareti desiderato e il diametro appropriato.

Lo spessore della parete del materiale tubolare in acciaio prodotto mediante deformazione a caldo arriva fino a 75 mm. Tubi di tale qualità vengono utilizzati in condizioni operative complesse e in sistemi di condutture dove resistenza e affidabilità sono la priorità principale.

Nella fase finale, il tubo d'acciaio caldo viene raffreddato, tagliato secondo i parametri specificati e trasferito al magazzino dei prodotti finiti.

Caratteristiche della produzione di tubi deformati a freddo

La fase iniziale del processo di produzione dei tubi d'acciaio senza saldatura mediante deformazione a freddo è identica alla versione 'a caldo'. Tuttavia, dopo il passaggio attraverso il laminatoio perforatore, la billetta viene immediatamente raffreddata e tutte le altre operazioni vengono eseguite in ambiente freddo.

Una volta che il tubo è completamente formato, viene necessariamente ricotto, prima riscaldato alla temperatura di ricristallizzazione dell'acciaio, e poi raffreddato nuovamente. Dopo tali operazioni, la viscosità della struttura aumenta e le tensioni interne che inevitabilmente si generano durante la deformazione a freddo vengono eliminate dal metallo stesso.

Con tubi d'acciaio prodotti mediante deformazione a freddo è possibile realizzare un sistema di condutture ad alta affidabilità, in cui il rischio di perdite è ridotto al minimo.

Attualmente sul mercato sono disponibili tubi senza saldatura laminati a freddo con spessore della parete da 0,3 a 24 mm e diametro da 5 a 250 mm. I loro vantaggi includono un elevato livello di tenuta e la capacità di sopportare pressioni elevate.

Tipi di sezione e rivestimento

In base al tipo di sezione trasversale, gli elementi tubolari in acciaio si suddividono in tondi e profilati. I tondi appartengono al tipo universale, con una vastissima gamma di diametri interni e spessori delle pareti. Vengono prodotti solo in ambito industriale utilizzando leghe di acciaio e vari additivi che migliorano le proprietà fisiche del materiale.

Con un tubo d'acciaio lucidato a sezione tonda si può realizzare una tettola pratica e bella, che manterrà a lungo un aspetto gradevole e proteggerà l'ingresso dalle precipitazioni.

L'ambito di applicazione copre quasi tutti i settori industriali e domestici. I tubi d'acciaio tondi di vari diametri vengono utilizzati per il trasporto di petrolio e gas, per la realizzazione di un isolamento affidabile di sistemi di condutture di qualsiasi complessità e dimensione, per la creazione di strutture leggere e vari elementi di arredo interno ed esterno.

I tubi profilati sono un tipo avanzato di profilati metallici da costruzione con sezione ovale, quadrata o rettangolare. Sono prodotti in acciaio bassolegato e al carbonio, più raramente in acciaio inox, mediante deformazione a freddo o a caldo di un semilavorato elettrosaldato a giunto diritto di calibro tondo.

La formatura viene effettuata facendo passare il pezzo attraverso rulli che forniscono la sezione desiderata.

Con tubi a sezione profilata si costruiscono strutture metalliche di vari tipi e scopi, si montano telai di edifici, supporti, complesse solette interpiano e di copertura. Le strutture sopportano significativi carichi fisici, vibrazionali e meccanici, servono affidabilmente per molti anni e sono adatte per un utilizzo intensivo in qualsiasi condizione atmosferica.

I tubi d'acciaio finiti vengono controllati per l'integrità della saldatura e sottoposti a un ulteriore trattamento termico che consente di eliminare le tensioni meccaniche interne. Poi vengono tagliati secondo le dimensioni richieste. Per migliorare le proprietà fisiche dei tubi d'acciaio, viene applicato un rivestimento protettivo.

I tipi più richiesti sono:

• zincatura (a freddo o a caldo);
• polietilene multistrato o estruso;
• epossidico-bituminoso;
• cemento-sabbia.

La zincatura protegge i tubi dalla corrosione, il polietilene crea sulla superficie uno strato denso e impermeabile e previene la distruzione della struttura metallica, il bitume-epossidico riduce l'influenza delle correnti vaganti, mentre il cemento-sabbia protegge la superficie interna dalla contaminazione biologica.

Norme e dimensioni dei tubi in acciaio

Per i tubi in acciaio laminato esistono standard e GOST speciali. Questi parametri descrivono il metodo di fabbricazione del prodotto, le sue dimensioni di base, la sezione e lo spessore della parete. Facendo riferimento a queste informazioni, viene determinato l'ambito di utilizzo di ciascun componente.

Parametri per tubi saldati a giunto dritto

La produzione di tubi elettrosaldati a giuntura diritta è regolamentata dal GOST 10704-91. Secondo le sue informazioni, il diametro esterno del prodotto è di 10-1420 millimetri, mentre lo spessore delle pareti varia da 1 a 32 millimetri.

I tubi con diametro non superiore a 426 millimetri hanno lunghezza fissa e non fissa. In casi particolari, vengono fabbricati tubi con giuntura più resistente e rinforzata, ma per essi esiste uno standard speciale separato – GOST 10706.

I tubi in acciaio saldati elettricamente con giunto dritto sono un materiale versatile con una vastissima gamma di applicazioni. La qualità adeguata e il prezzo contenuto ne rendono l'uso adatto sia in grandi strutture che in ambito domestico.

Questo tipo di tubi viene utilizzato più spesso per la posa di sistemi di comunicazione tecnologica a pressione moderata e per la creazione di strutture metalliche pratiche, comode e leggere per vari scopi.

Regolamento per tubi elettrosaldati a saldatura elicoidale

La produzione di tubi saldati elettricamente con giunto a spirale avviene secondo GOST 8696-74. Il diametro esterno di tali prodotti è di 159-2520 mm, lo spessore delle pareti varia da 3,5 a 25 mm e la lunghezza è di 10-12 metri.

I tubi saldati elettricamente con giunto a spirale costano di più rispetto ai corrispettivi con giunto dritto. Tuttavia, la spesa è pienamente giustificata, specialmente quando nel sistema è richiesta una connessione perfettamente precisa e ideale.

I tubi realizzati con questo metodo si distinguono per una maggiore resistenza e sono in grado di sopportare alte pressioni. La norma ne consente l'uso sia per scopi domestici che industriali, per creare sistemi di comunicazione affidabili, ermetici e durevoli.

Requisiti per tubi senza saldatura deformati a caldo

Gli standard per i tubi senza saldatura deformati a caldo sono descritti nel GOST 8732-78. Lo spessore delle pareti è di 2,5-75 mm, mentre il diametro varia da 20 a 550 mm. Per quanto riguarda la lunghezza, sia di misura fissa che variabile, le dimensioni vanno da 4 a 12,5 metri.

I tubi senza saldatura realizzati mediante deformazione a caldo non vengono praticamente utilizzati in ambito domestico. Di solito sono impiegati per sistemi industriali con requisiti elevati di affidabilità e tenuta.

Questo tipo di tubi viene utilizzato per il trasporto di sostanze altamente tossiche per gli impianti chimici. L'assenza di giunture garantisce l'impossibilità di formazione di perdite e il rilascio di sostanze nocive nel terreno o nell'atmosfera.

La capacità di sopportare facilmente una pressione costante elevata rende i tubi senza saldatura adatti per l'industria della raffinazione del petrolio e del gas.

Norme per tubi senza saldatura deformati a freddo

I tubi in acciaio laminati a freddo sono fabbricati secondo GOST 8734-75. Il diametro esterno dei tubi varia da 5 a 250 mm, mentre lo spessore delle pareti è compreso tra 0,3 e 24 mm. I prodotti vengono realizzati con lunghezza variabile da 1,5 a 11,5 metri e con lunghezza fissa da 4,5 a 9 metri.

Tubi in acciaio senza saldatura laminati a freddo a parete spessa vengono utilizzati allo stesso modo di quelli deformati a caldo. Quelli a parete sottile sono invece più spesso impiegati laddove è necessario combinare resistenza impeccabile e peso ridotto (industria aeronautica, cantieristica navale, ecc.).

Tubi in acciaio senza saldatura realizzati con il metodo della deformazione a freddo dimostrano elevata resistenza, stabilità operativa e affidabilità per tutto il periodo di utilizzo.

Caratteristiche dei tubi per condotte idriche e del gas

Tubi per gas e acqua sono prodotti secondo il regolamento GOST 3262-75. Questo tipo di profilato metallico è stato separato in uno standard a parte solo a causa del suo campo di applicazione più ristretto.

Il diametro esterno del prodotto è di 10,2-165 millimetri, mentre lo spessore delle pareti varia da 1,8 a 5,5 millimetri. La gamma di dimensioni per la lunghezza non misurata e misurata è la stessa: da 4 a 12 metri.

I tubi per acqua e gas vengono utilizzati principalmente per lo scopo diretto: per realizzare sistemi di comunicazione idrici e del gas. Talvolta vengono impiegati per creare strutture leggere o nell'industria del mobile per fabbricare eleganti oggetti di arredamento d'interni.

Lo standard prevede la produzione non solo di tubi per acqua e gas ordinari, ma anche zincati.

Installazione di tubazioni in acciaio: metodi principali

Il processo di assemblaggio di un sistema di comunicazione affidabile, robusto e funzionante correttamente realizzato con tubi in acciaio richiede notevole manodopera, molto tempo e la disponibilità di utensili professionali specifici.

La divisione del materiale in segmenti della lunghezza richiesta viene effettuata con l'ausilio di tagliatubi. Il collegamento viene solitamente eseguito in tre modi: saldatura, filettatura e flangiatura.

Collegamento mediante saldatura

L'installazione dei tubi seguita dal collegamento di tutti i componenti mediante saldatura a gas o altri tipi di saldatura è considerata il metodo di montaggio più semplice, pratico e accessibile.

Un sistema così realizzato presenta un alto livello di tenuta, resiste a carichi operativi e vibrazioni significativi, non necessita di interventi di manutenzione importanti e può essere facilmente riparato in caso di problemi.

Un sistema di comunicazione formato da tubi in acciaio collegati mediante saldatura servirà in modo affidabile per almeno 40 anni e garantirà un'integrità strutturale perfetta, impedendo la fuoriuscita di liquidi e odori sgradevoli attraverso le giunzioni.

Se la posa delle tubazioni avviene in condizioni difficili o in luoghi di difficile accesso e i lavori di saldatura sono fisicamente impossibili, si utilizza il metodo di collegamento filettato (con raccordi) o flangiato per unire i componenti necessari.

Giunzione a filettatura

In questa variante, i tubi vengono avvitati sulla filettatura mediante raccordi di vario tipo e destinazione d'uso. Ciò consente in futuro di eseguire lavori di riparazione localizzati e risolvere il guasto in un punto specifico, senza dover smontare l'intero sistema di comunicazione.

I raccordi di collegamento sono prodotti in forme e configurazioni molto diverse. Ciò permette di montare con essi un sistema di qualsiasi complessità con un gran numero di curve e diramazioni.

Il principale vantaggio del metodo a filettatura per il montaggio di un sistema di riscaldamento o di approvvigionamento idrico è la semplicità e l'accessibilità. Per realizzare la struttura desiderata con tubi e raccordi in acciaio non sono necessarie attrezzature specifiche, conoscenze professionali o una grande esperienza in lavori di riparazione.

Tutto il lavoro è intuitivo e facilmente realizzabile anche da persone senza la qualifica appropriata. La filettatura su un tubo di acciaio può essere tagliata a mano. L'articolo che consigliamo vi illustrerà la tecnologia.

Realizzazione del sistema mediante flange

Un altro metodo per collegare tubi in acciaio in un sistema di comunicazione comune prevede l'uso di flange di diverse forme e configurazioni (croci, gomiti, manicotti, ecc.). Questi pezzi vengono saldati alle estremità dei tubi, nei fori vengono inseriti bulloni del calibro appropriato e su di essi vengono avvitati i dadi, effettuando un fissaggio preciso.

Tra dado e bullone deve essere inserita una guarnizione. Per un sistema per la fornitura di acqua calda e fredda (temperatura massima fino a 100 gradi), si utilizzano guarnizioni in cartone spesso (circa 3 mm).

Nel giunto flangiato di tubi in acciaio è molto importante serrare saldamente i dadi senza provocare un disallineamento dell'intera struttura. Per evitare questo problema, occorre eseguire l'avvitamento finale non nell'ordine di disposizione dei bulloni lungo la circonferenza, ma fissare alternativamente i dadi opposti tra loro.

Prima il pezzo viene bagnato con acqua e asciugato completamente. Quindi viene impregnato con olio di lino riscaldato per 25-30 minuti. Dopo questa procedura, la guarnizione acquisisce la struttura necessaria e dura a lungo anche in condizioni di uso intensivo.

Per le comunicazioni che trasportano fluido termovettore a temperatura elevata (fino a 450 gradi) e pressione di base fino a 5 MPa, si utilizza materiale di guarnizione in paronite. Per i sistemi che trasportano vapore con pressione fino a 0,15 MPa, si impiega come tenuta un cartone di amianto spesso (circa 3-6 mm) con struttura densa e buona flessibilità.

Affinché la guarnizione in amianto duri più a lungo, viene preventivamente ricoperta con una composizione di grafite, realizzata a base di olio di lino naturale.

Affinché la guarnizione in amianto non 'mangi' l'area utile all'interno del tubo e non tocchi con il bordo i bulloni esterni, i suoi diametri esterno e interno devono essere di 2-3 millimetri inferiori rispetto al diametro esterno e interno della flangia utilizzata.

Per la correttezza del collegamento flangiato, le teste di tutti i bulloni di lavoro vengono posizionate su un lato, facendo attenzione che le estremità dei bulloni sporgano dai dadi non più della metà del diametro del bullone.

L'avvitatura dei bulloni e dei dadi viene eseguita con una normale chiave fissa o regolabile. La struttura viene smontata con gli stessi strumenti, svitando alternativamente dadi e bulloni. Se qualche componente è arrugginito e non si riesce a rimuovere, viene battuto con un martello.

Quando si battono con il martello gli elementi di collegamento arrugginiti, è necessario mettere sotto il bullone un robusto supporto di legno per non danneggiare l'integrità della filettatura.

La guarnizione deteriorata durante l'uso viene tagliata con uno scalpello e si sostituisce con un nuovo pezzo. Durante i lavori di smontaggio si agisce con molta cura e attenzione, affinché il pezzo rimasto senza fissaggi non cada sul lavoratore e non gli causi danni.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Manuale di base per lavorare con tubi in acciaio per principianti. Consigli utili e trucchi di montaggio.

Nel video viene mostrato in dettaglio come saldare correttamente tubi in acciaio in diverse posizioni. I saldatori professionisti condividono segreti e principi di lavoro.

Diversi metodi di collegamento dei tubi in acciaio: interessanti sfumature e raccomandazioni per gli artigiani domestici.

Conoscendo esattamente la gamma di tubi in acciaio offerti sul mercato, si possono facilmente scegliere varianti di prodotti perfettamente adatti per formare il sistema di comunicazione necessario.

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