La resistenza alla pressione dei tubi in acciaio al carbonio non è un valore fisso ma è determinata da una combinazione di fattori:
1. Grado del materiale
La qualità del materiale è un fattore determinante per la resistenza alla pressione. L'acciaio al carbonio ordinario (ad esempio Q235) ha una resistenza alla trazione di circa 375-500 MPa, mentre l'acciaio al carbonio ad alta-resistenza (ad esempio X60) può superare 517 MPa (secondo lo standard API 5L). Maggiore è la resistenza del materiale, maggiore è la sua capacità di sopportare la pressione.
2. Spessore e diametro della parete
Secondo la formula di Barlow (P=2St/D, dove P è la resistenza alla pressione, S è la resistenza alla trazione, t è lo spessore della parete e D è il diametro esterno), con lo stesso materiale, aumentando lo spessore della parete di 1 mm è possibile migliorare la resistenza alla pressione di circa il 10-15%. Ad esempio, un tubo in acciaio al carbonio DN100 SCH40 (spessore della parete 6 mm) ha una pressione di esercizio di circa 5,6 MPa, mentre SCH80 (spessore della parete 8 mm) può raggiungere 7,4 MPa (dati ASTM A106).
3. Processo di produzione
I tubi senza saldatura (ad esempio ASTM A106) hanno generalmente una maggiore resistenza alla pressione rispetto ai tubi saldati (ad esempio ASTM A53) a causa dell'assenza di cordoni di saldatura, che sono potenziali punti deboli.
Specifiche standard e classificazioni di pressione
Diversi standard internazionali hanno classificazioni chiare per la resistenza alla pressione dei tubi in acciaio al carbonio:
Tubo senza saldatura ASTM A106: Il grado B ha una pressione di esercizio massima di 15,8 MPa a temperatura ambiente (spessore parete 12 mm, condizione DN150).
Tubo di linea API 5L: Il tubo di grado X42 ha tipicamente una pressione di progetto di 10-12 MPa nella trasmissione di petrolio e gas (con un fattore di sicurezza di 0,72).
Standard cinese GB/T 8163: il tubo in acciaio al carbonio 20# consente una pressione di 6,4 MPa a 20 gradi (spessore parete 5 mm, DN80).
Raccomandazioni per la selezione per applicazioni pratiche
Fattore di sicurezza: Le tubazioni industriali utilizzano tipicamente un fattore di sicurezza pari a 1,5-4 volte la pressione di progetto (valori più elevati per mezzi infiammabili). Ad esempio, le tubazioni del vapore richiedono una tolleranza di corrosione aggiuntiva secondo ASME B31.1.
Correzione della temperatura: At high temperatures (>200 gradi), la resistenza alla pressione dei tubi in acciaio al carbonio diminuisce di circa il 20-30% e bisogna considerare il fattore di riduzione della temperatura del materiale.
Ambienti corrosivi: Se il mezzo contiene H₂S o CO₂, è necessario utilizzare acciaio al carbonio resistente agli acidi- (ad es. L245NS) oppure ridurre la pressione di progetto di oltre il 30%.
