"Seamless is strong" è la mezza verità più costosa nell'acquisto di tubi. Nelle tubazioni di processo ASME B31.3, la vera differenza tra tubi senza saldatura e tubi saldati non è un divario nella qualità del materiale: è un singolo numero di progettazione, il fattore di qualità del giunto longitudinale E e la quantità di esame radiografico che l'acquirente è disposto ad acquistare.
Questa guida spiega le differenze di produzione, il numero di codice che governa la progettazione della pressione e i casi in cui il tubo saldato è la scelta tecnicamente corretta, e talvolta superiore.
Cosa producono effettivamente i due processi
Il tubo senza saldatura viene prodotto perforando una billetta solida e stendendola: non vi è alcuna cucitura longitudinale perché non è presente una giunzione longitudinale. Il tubo saldato è formato da una piastra o da un nastro e la giuntura longitudinale viene saldata mediante uno dei numerosi processi: saldatura a resistenza elettrica (ERW), saldatura per fusione elettrica (EFW) o saldatura ad arco sommerso (SAW).
I due prodotti possono soddisfare gli stessi limiti di proprietà chimiche e meccaniche nella stessa specifica ASTM (A312 elenca sia i tubi in acciaio inossidabile senza saldatura che quelli saldati in un unico grado) e la metallurgia del metallo di base è identica. Ciò che differisce è la cucitura e ciò che il codice di progettazione ne fa.
Il numero che decide la progettazione della pressione: E
ASME B31.3 assegna un fattore di qualità del giunto longitudinale E ai prodotti per tubi. Non è un fattore di sicurezza e non è una penalità di resistenza: è un margine per quanta fiducia il codice ha nel giunto longitudinale ed entra direttamente nell'equazione dello spessore della parete. I valori utilizzati nelle tubazioni in acciaio inossidabile sono:
| Prodotto per tubi | Fattore di qualità del giunto E (B31.3) |
| Senza soluzione di continuità | 1.0 |
| ERW (saldato a resistenza elettrica) | 0.85 |
| EFW, saldatura fronte-retro, radiografia completa | 1.0 |
| EFW, senza radiografia completa | 0.85 |
L'effetto pratico è di circa il 15% sulla pressione di progetto: a E=0.85, la parete richiesta per la stessa pressione di progetto è circa il 15% più spessa che a E=1.0, e una parete più spessa significa più tonnellaggio e più costi. Ecco perché il confronto dei prezzi tra tubi senza saldatura e tubi saldati non è mai completo senza il fattore E e i requisiti radiografici ad esso associati.
Dove vince il tubo saldato
- Grandi diametri e lunghe tirature:il tubo senza saldatura ha un diametro di produzione limitato, mentre il tubo saldato è realizzato fino a 48 pollici e oltre
- Linee a pareti sottili e leggere:i processi saldati mantengono tolleranze su pareti sottili che il piercing senza soluzione di continuità fatica a mantenere
- Acciaio inossidabile duplex e superduplex:il tubo saldato viene spesso specificato perché il programma di formatura e saldatura conferisce alla microstruttura duplex il necessario equilibrio di fase: in queste leghe il tubo saldato è una prima scelta tecnica, non un compromesso in termini di costi
- Costo e tempi di consegna:i tubi saldati consentono in genere di risparmiare il 10-20% sul costo del materiale e di ridurre i tempi di produzione per i grandi diametri
- Qualità costante:le moderne linee ERW ed EFW ispezionano la giunzione in linea e con la radiografia al 100% acquistata il fattore E raggiunge 1.0 - rendendo il codice del tubo saldato uguale a quello senza saldatura
Dove la soluzione senza soluzione di continuità non è negoziabile
- Linee ad alta pressione di piccolo diametro: da 1/2" a 2" NPS a pressioni di progetto elevate, dove la penalità E=0.85 è reale e il tubo saldato di piccolo diametro non è pratico
- Servizi per i quali non è accettabile alcuna saldatura longitudinale: alcuni servizi di energia, gas e idrogeno lo scrivono nelle specifiche
- Sistemi ciclici o soggetti a vibrazioni in cui la cucitura longitudinale concentrerebbe la fatica
- Codici e specifiche del cliente che impongono una politica senza soluzione di continuità
La storia del fallimento che nessuno racconta
I dati relativi ai guasti sul campo relativi alle tubazioni in acciaio raramente attribuiscono la colpa alla giunzione del laminatoio. I problemi dovuti alla corrosione che caratterizzano l'utilizzo dei tubi in acciaio inossidabile - vaiolature sotto depositi, attacco interstiziale sulle superfici delle guarnizioni, cricche da tensocorrosione da cloruri e difetti di saldatura sul campo - si verificano negli stessi punti sia sui tubi senza saldatura che su quelli saldati.
La giuntura longitudinale di un moderno tubo saldato, realizzata in condizioni di laminazione controllate ed esaminata in linea, è spesso la superficie più ispezionata e più affidabile della linea. La decisione tra saldatura e saldatura dovrebbe quindi essere presa in base al diametro, alla pressione, all'economia e al codice, non partendo dal presupposto che la giuntura sia intrinsecamente debole.
Tabella delle decisioni
| Dovere | Raccomandato | Perché |
| Diametro ridotto, alta pressione, servizio gravoso | Senza soluzione di continuità | E=1.0, nessuna cucitura, margini di fatica e corrosione |
| Diametro grande, pressione moderata | Saldato | Taglie disponibili, costi e cuciture controllate in linea |
| Acciaio inossidabile duplex/superduplex | Saldato | Controllo del bilanciamento di fase nella formatura e nella saldatura |
| L'acquirente può acquistare la radiografia al 100%. | O - saldato a E=1.0 | Codice uguale con esame completo |
| Mandati client o codice senza soluzione di continuità | Senza soluzione di continuità | A decidere sono le specifiche, non la metallurgia |
Cosa specificare
- Standard e qualità: ad esempio "ASTM A312 TP316L, senza giunture" o "saldato + EFW"
- Livello di esame se saldato: radiografia al 100% o solo idrostatico: questo imposta il fattore E
- Pressione e temperatura di progetto nell'indagine: da esse dipende il calcolo della parete
- Dimensioni, programma e durata
- Certificato: EN 10204 3.1 con registrazioni di esami chimici, di trazione e di saldatura per tubi saldati
Domande frequenti
D: Il tubo senza saldatura è sempre più resistente del tubo saldato?
R: No. Il metallo di base è lo stesso materiale con le stesse specifiche. La differenza nel codice è il fattore di qualità del giunto E: 1,0 per saldature su due lati senza giunzioni e completamente radiografate, 0,85 per saldature ERW e non radiografate. Il divario è una tolleranza di progettazione, non un divario di resistenza del materiale.
D: Perché viene spesso specificato il tubo duplex saldato?
R: Perché la microstruttura duplex necessita di un equilibrio controllato di austenite e ferrite e il programma di formatura e saldatura dei tubi microsaldati può fornire tale equilibrio con precisione. Nel servizio duplex, il tubo saldato rappresenta una scelta tecnica, non un compromesso in termini di costi.
D: La radiografia al 100% rende i tubi saldati equivalenti a quelli senza saldatura?
R: Sì, per il fattore E: una saldatura EFW su due lati con radiografia completa richiede E=1.0 secondo ASME B31.3, quindi il design della pressione è identico a quello senza saldatura.
D: Quando non dovrei mai utilizzare tubi saldati?
R: Quando il servizio ad alta pressione di piccolo diametro rende costoso il fattore 0,85, quando il carico di fatica ciclica è contrario a una giunzione longitudinale o quando il codice o le specifiche del cliente impongono una politica senza soluzione di continuità.
D: Il tubo saldato è più economico?
R: Solitamente del 10-20% sul costo del materiale, con tempi di consegna più brevi per i grandi diametri. Il confronto totale dovrebbe includere l'effetto dello spessore della parete del fattore E e il costo di qualsiasi radiografia acquistata.
