La selezione dei materiali per i tubi multicomponente approfondisce il tipo di materiali che trasportano. Attraverso una tubazione vengono trasportati diversi liquidi che possono essere infiammabili, corrosivi, esplosivi, volatili, reattivi e talvolta pericolosi per la salute umana, quindi è importante selezionare il materiale del tubo appropriato.
Condizioni del processo di selezione del materiale del tubo
La scelta del materiale del tubo dipende principalmente dalle condizioni del processo, ad es
Tipi di fluidi
Temperatura di servizio
Pressione di servizio
Cerchiamo di comprendere questa condizione in modo approfondito.
Innanzitutto, la condizione del processo che influenzerà la scelta del materiale è il tipo di fluido che trasporta. Nel caso di fluidi corrosivi dovrà essere scelto un materiale con maggiore resistenza alla corrosione rispetto al servizio non corrosivo.
I fluidi corrosivi, come petrolio greggio, acqua di mare, H2S, ammoniaca, acidi, ecc., richiedono un materiale ad alta resistenza alla corrosione.
D'altra parte, il normale acciaio al carbonio è sufficiente per fluidi non corrosivi come olio lubrificante, aria, azoto, ecc.
La seconda condizione di processo che influenzerà la scelta del materiale è la temperatura dei fluidi.
Criogenico
Bassa temperatura
Temperatura media
Alta temperatura
L'aumento o la diminuzione della temperatura del fluido di servizio influenzerà notevolmente le proprietà meccaniche del materiale del tubo, come resistenza agli urti, allungamento e resistenza alla trazione; pertanto, è necessario materiale speciale per i servizi ad alta temperatura e criogenici.
La terza condizione di processo che influenzerà la scelta del materiale è la pressione dei fluidi di servizio. Per i servizi ad alta pressione è necessario un materiale ad alta resistenza o più spesso rispetto ai servizi a pressione normale.
Altri fattori non legati al processo che vengono presi in considerazione durante la selezione dei materiali sono
Costo del materiale
Disponibilità - se il materiale è disponibile localmente o deve essere importato.
Anche la saldabilità e la producibilità del materiale svolgono un ruolo fondamentale nella selezione. La preferenza è sempre data al materiale che non richiede requisiti speciali durante la saldatura e la produzione.
Proprietà del materiale del tubo
Come le proprietà dei fluidi di processo, anche alcune proprietà dei materiali vengono prese in considerazione nella scelta del materiale dei tubi. Alcuni di loro lo sono
Carico di rottura: è la capacità di un materiale di resistere quando sottoposto a tensione.
Resistenza al creep: è il carico al quale inizia la deformazione plastica, o si può dire deformazione permanente.
L'elasticità - è la capacità di un materiale di ritornare alla sua forma normale dopo la rimozione del carico, come la gomma.
Allungamento - L'allungamento percentuale è una misura della duttilità.
La durezza - è la capacità di un materiale di resistere alla deformazione plastica.
La durezza - è la capacità di un materiale di assorbire energia prima della frattura.
Resistenza al creep: capacità di resistere a qualsiasi tipo di distorsione quando sottoposto a un carico per un periodo prolungato.
Resistenza alla fatica: è la capacità di un materiale di sopportare un carico ciclico per un dato numero di cicli prima di cedere.
Ora, tenendo conto sia del processo che delle proprietà del materiale, il materiale del tubo può essere scelto tra un'ampia varietà di materiali disponibili. In questa tabella ho elencato diversi tipi di materiali utilizzati nei tubi di processo per soddisfare varie condizioni di progettazione. Il materiale dei tubi è classificato in tre categorie. Metallo, non metallo e composito, ovvero una combinazione di metallo con metallo o metallo con non metallo.
metallo ferroso
acciaio al carbonio
Acciaio legato
Acciaio inossidabile
metallo non ferroso
Rame e leghe di rame
Nichel e leghe di nichel
Alluminio e leghe di alluminio
Titanio e leghe di titanio
Zirconio e leghe di zirconio
Non metallico
PVC/CPVC
HDPE
GRE/GRP
tubi di cemento
Tubi rivestiti e rivestiti
I tubi Line e Clad sono tubi compositi. Ciò significa che sono realizzati con due materiali diversi per migliorarne l'affidabilità durante il funzionamento. Questi tubi sono utilizzati come alternativa economica ai materiali altolegati.
Gradi di materiali ASTM per materiali per tubazioni
A53/A53M-02. Specifiche standard per tubi in acciaio nero e per immersione a caldo, zincato, saldato e senza saldatura.
A105/A105M-02. Specifiche standard per forgiati in acciaio al carbonio per applicazioni di tubazioni.
A106-02a. Specifiche standard per tubi in acciaio al carbonio senza saldatura per servizi ad alta temperatura.
A134-96(2001). Specifiche standard per tubi in acciaio saldati per fusione elettrica (arco) (dimensioni NPS 16 e superiori).
A135-01. Specifiche standard per tubi in acciaio saldati a resistenza elettrica.
A139-00. Specifiche standard per tubi in acciaio saldati per elettrofusione (arco) (NPS 4 e superiori).
A179/A179M-90a(2001). Specifiche standard per tubi in acciaio senza saldatura a basso tenore di carbonio per scambiatori di calore e condensatori.
A181/A181M-01. Specifiche standard per forgiati in acciaio al carbonio per tubi per uso generale.
A182/A182M-02. Specifiche standard per flange di tubi in acciaio legato forgiato o laminato, raccordi forgiati, valvole e parti per servizio ad alta temperatura.
A193/A193M-03. Specifiche standard per materiali di avvitatura in acciaio legato e acciaio inossidabile per servizi ad alta temperatura.
A194/A194M-03b. Specifiche standard per dadi in acciaio al carbonio e legato per bulloni per servizio ad alta pressione, alta temperatura o entrambi.
A210/A210M-02. Specifiche standard per tubi senza saldatura in acciaio al carbonio di medie dimensioni per caldaie e surriscaldatori.
A234/A234M-03. Specifiche standard per raccordi per tubi in acciaio al carbonio forgiato e legato per servizio a temperature moderate e elevate.
A268/A268M-03. Specifiche standard per tubi in acciaio inossidabile ferritico e martensitico senza saldatura e saldati per servizi generali.
A269-02a. Specifiche standard per tubi in acciaio inossidabile austenitico senza saldatura e saldati per servizi generali.
A312/A312M-03. Specifiche standard per tubi in acciaio inossidabile austenitico senza saldatura e saldati.
A320/A320M-03. Specifiche standard per materiali di fissaggio in acciaio legato per servizi a bassa temperatura.
A333/A333M-99. Specifiche standard per tubi in acciaio senza saldatura e saldati per servizi a bassa temperatura.
A334/A334M-99. Specifiche standard per tubi senza saldatura e saldati in acciaio al carbonio e legato per servizio a bassa temperatura.
A335/A335M-03. Specifiche standard per tubi in acciaio legato ferritico senza saldatura per servizio ad alta temperatura.
A350/A350M-02b. Specifiche standard per forgiati di acciaio al carbonio e bassolegato che richiedono prove di tenacità all'intaglio per i componenti delle tubazioni.
A358/A358M-01. Specifiche standard per tubi in acciaio austenitico saldato per fusione elettrica in lega di cromo-nichel per servizio ad alta temperatura.
A369/A369M-02. Specifiche standard per tubi forgiati e perforati in acciaio al carbonio e leghe ferritiche per servizio ad alta temperatura.
A376/A376M-02a. Specifiche standard per tubi in acciaio austenitico senza saldatura per il servizio della stazione centrale ad alta temperatura.
A381-96(2001). Specifiche standard per tubi in acciaio saldati ad arco metallico per l'uso in sistemi di trasmissione ad alta pressione.
A403/A403M-03a. Specifiche standard per raccordi per tubi in acciaio inossidabile austenitico forgiato.
A409/A409M-01. Specifiche standard per tubi saldati in acciaio austenitico di grande diametro per servizi ad alta temperatura o corrosivi.
A420/A420M-02. Specifiche standard per raccordi per tubi in acciaio al carbonio forgiato e acciaio legato per servizi a bassa temperatura.
A437/A437M-01a. Specifiche standard per materiale di fissaggio del tipo a turbina in acciaio legato con trattamento termico speciale per servizio ad alta temperatura.
A453/A453M-02. Specifiche standard per materiali per avvitatura ad alta temperatura, con coefficienti di dilatazione paragonabili a quelli degli acciai inossidabili austenitici.
A524-96(2001). Specifiche standard per tubi in acciaio al carbonio senza saldatura per temperature atmosferiche e basse.
A530/A530M-03. Specifiche standard per requisiti generali di tubi specializzati in acciaio al carbonio e legato.
A587-96(2001). Specifiche standard per tubi in acciaio a basso tenore di carbonio saldati a resistenza elettrica per l'industria chimica.
A671-96(2001). Specifiche standard per tubi in acciaio saldati per fusione elettrica per temperature atmosferiche e basse.
A672-96(2001). Specifiche standard per tubi in acciaio saldati per fusione elettrica per servizio ad alta pressione a temperature moderate.
A691-98(2002). Specifiche standard per tubi in acciaio al carbonio e legato, saldati per fusione elettrica per servizio ad alta pressione ad alte temperature.
A789/A789M-02a. Specifiche standard per tubi in acciaio inossidabile ferritico/austenitico senza saldatura e saldati per servizi generali.
A790/A790M-03. Specifiche standard per tubi in acciaio inossidabile ferritico/austenitico senza saldatura e saldati.
A815/A815M-01a. Specifiche standard per raccordi per tubi in acciaio inossidabile lavorato ferritico, ferritico/austenitico e martensitico
