Linee guida: Tabella di compatibilità dei materiali delle tubazioni

Introduzione

La scelta dei materiali per le tubazioni corretti è fondamentale per la sicurezza, l'efficienza e la longevità dei sistemi utilizzati in settori come petrolio e gas, lavorazione chimica ed estrazione mineraria. Ognuno di questi settori opera in ambienti difficili, dove le tubazioni devono resistere ad alte pressioni, temperature estreme e sostanze corrosive. La scelta di materiali incompatibili potrebbe non funzionare, con conseguenti costosi tempi di fermo, pericoli ambientali e rischi per la sicurezza. Questa guida approfondisce la tabella di compatibilità dei materiali per tubazioni, i materiali per tubazioni più ampiamente utilizzati e la loro compatibilità con raccordi, flange, valvole e dispositivi di fissaggio, garantendo un funzionamento senza interruzioni in vari settori industriali.

1. Panoramica dei materiali chiave nei sistemi di tubazioni

Ogni applicazione industriale presenta sfide uniche, che richiedono materiali con proprietà specifiche per resistere a queste condizioni. Di seguito è riportata una ripartizione dei materiali principali per tubazioni e delle loro caratteristiche:
Acciaio al carbonio (ASTM A106): Comunemente utilizzato nel settore petrolifero e del gas per applicazioni a temperatura e pressione moderate. L'acciaio al carbonio è resistente, durevole e conveniente, il che lo rende adatto per sistemi di tubazioni generali. Tuttavia, è soggetto a corrosione senza protezione o rivestimenti adeguati.
Lega di acciaio al carbonio (ASTM A335): Progettate per impieghi ad alte temperature, le leghe di acciaio al carbonio come P11, P22 e P5 contengono cromo e molibdeno, che ne migliorano la resistenza e la resistenza alla corrosione a temperature elevate.
Acciaio al carbonio a bassa temperatura (ASTM A333): Adatta per applicazioni criogeniche, questa lega riesce a mantenere la duttilità a temperature estremamente basse, il che la rende ideale per sistemi GNL, trasporto di gas naturale e stoccaggio refrigerato di prodotti chimici.
Acciaio inossidabile (ASTM A312): I gradi di acciaio inossidabile come 304, 316 e 347 offrono un'eccellente resistenza alla corrosione, elevata resistenza e buona formabilità. Sono comunemente utilizzati nella lavorazione chimica, dove la resistenza a vari prodotti chimici è fondamentale.
API 5L (X42-X70): I gradi API 5L come X42, X52 e X70 sono ampiamente utilizzati nell'industria petrolifera e del gas, in particolare per le condotte che trasportano petrolio, gas e acqua ad alta pressione. Questi gradi sono noti per la loro resistenza, tenacità e saldabilità.
Acciaio inossidabile duplex e super duplex (ASTM A790): Gli acciai inossidabili duplex (UNS S31803, S32205) e super duplex (UNS S32750, S32760) sono noti per la loro superiore resistenza alla corrosione, in particolare in ambienti ricchi di cloruri come le piattaforme offshore. Questi materiali offrono elevata resistenza e un'eccellente resistenza alla corrosione sotto sforzo e alla corrosione sotto sforzo.

2. Compatibilità con raccordi, flange, valvole e dispositivi di fissaggio

La compatibilità tra tubi e altri componenti come raccordi, flange, valvole e bulloni è essenziale per garantire una connessione sicura, senza perdite e durevole. Di seguito, esploriamo come i diversi materiali si abbinano tra questi componenti.

2.1 Sistemi di tubazioni in acciaio al carbonio

Tubi: ASTM A106 (Gr A/B/C) è lo standard per le tubazioni in acciaio al carbonio ad alta temperatura.
Raccordi: I raccordi per tubi in acciaio al carbonio sono generalmente conformi alla norma ASTM A234 Gr WPB per le configurazioni saldate.
Flange: ASTM A105 è lo standard per le flange in acciaio al carbonio forgiato.
Valvole: Le valvole ASTM A216 Gr WCB sono compatibili con tubi in acciaio al carbonio e offrono durata e prestazioni ad alta pressione.
Elementi di fissaggio:I bulloni e i dadi ASTM A193 Gr B7 e A194 Gr 2H vengono solitamente utilizzati per fissare le flange e altri collegamenti nei sistemi in acciaio al carbonio.

2.2 Sistemi di tubazioni in acciaio legato (servizio ad alta temperatura)

Tubi: L'ASTM A335 (Gr P1, P11, P22) è un elemento fondamentale per le tubazioni ad alta temperatura nelle raffinerie e nelle centrali elettriche.
Raccordi: I raccordi in acciaio legato realizzati secondo la serie ASTM A234 WP offrono un'ottima saldabilità e si adattano ai tubi della serie P.
Flange: Per i materiali delle flange sono comunemente utilizzati gli standard ASTM A182 Gr F11 o F22, a seconda del grado del tubo.
Valvole: Per le leghe ad alta temperatura, le valvole ASTM A217 Gr WC6 o WC9 garantiscono prestazioni affidabili.
Elementi di fissaggio: I dadi ASTM A193 Gr B7 con A194 Gr 2H rappresentano una combinazione tipica per le applicazioni in acciaio legato.

2.3 Acciaio legato a bassa temperatura

Tubi: ASTM A333 (Gr 6 e 3) per applicazioni fino a -45°C, spesso utilizzato in ambienti criogenici.
Raccordi: ASTM A420 Gr WPL6 e WPL3 sono raccordi a bassa temperatura compatibili con tubi A333.
Flange: Le flange ASTM A350 Gr LF2/LF3 vengono utilizzate insieme alle tubazioni a bassa temperatura.
Valvole: Le valvole ASTM A352 Gr LCB o LC3 sono progettate per il servizio a bassa temperatura.
Elementi di fissaggio: I bulloni ASTM A320 Gr L7 e i dadi A194 Gr 7 garantiscono collegamenti durevoli anche a basse temperature.

2.4 Sistemi di tubazioni in acciaio inossidabile

Tubi: L'acciaio inossidabile austenitico, come ASTM A312 Gr TP304 e TP316, è ideale per sistemi resistenti alla corrosione.
Raccordi:I raccordi ASTM A403 (WP304/WP316) sono ampiamente utilizzati con tubazioni in acciaio inossidabile per applicazioni chimiche e marine.
Flange: Le flange ASTM A182 Gr F304/F316 completano i materiali dei tubi.
Valvole: Le valvole A182 Gr F304/F316 sono altamente resistenti ai fluidi corrosivi, il che le rende adatte per impianti chimici e ambienti offshore.
Elementi di fissaggio:I bulloni ASTM A193 Gr B8/B8M con dadi A194 Gr 8/8M sono adatti per assemblaggi in acciaio inossidabile, garantendo resistenza alla corrosione.

2.5 Gradi API 5L per oleodotti e gasdotti

Tubi: I gradi API 5L X42, X52, X65 e X70 garantiscono elevata resistenza, flessibilità e tenacità per condotte di petrolio e gas, in particolare nelle applicazioni onshore e offshore.
Raccordi: I raccordi ad alta resa, come ASTM A860 Gr WPHY (42-70), sono conformi alla resistenza dei tubi API 5L.
Flange: Le flange ASTM A694 Gr F42 a F70 sono adatte per condotte ad alta pressione.
Valvole: Le valvole API 6D e ASTM A216 Gr WCB/WC6 sono standard in questi ambienti ad alta pressione.
Elementi di fissaggio: Bulloni conformi alla norma ASTM A193 Gr B7 e dadi conformi alla norma ASTM A194 Gr 2H garantiscono collegamenti sicuri e ad alta pressione.

2.6 Sistemi in acciaio inossidabile duplex e super duplex

Tubi:I tubi in acciaio inossidabile duplex (UNS S31803/S32205) e super duplex (UNS S32750/S32760) sono altamente resistenti alla corrosione generale e localizzata in ambienti con presenza di cloruri, il che li rende ideali per gli impianti di produzione petrolifera offshore e di desalinizzazione.
Raccordi: I raccordi ASTM A815 Gr WP31803 e WP32750 offrono resistenza alla corrosione e resistenza meccanica adeguate.
Flange: Le flange ASTM A182 Gr F51/F53 sono standard per i sistemi duplex.
Valvole: Le valvole duplex, come ASTM A182 Gr F51/F55, offrono una resistenza superiore alla corrosione.
Elementi di fissaggio: Vengono comunemente utilizzati bulloni ASTM A193 Gr B7/B8M ad alta resistenza e dadi ASTM A194 Gr 7/8M.

Tabella di compatibilità dei materiali delle tubazioni

Materiale	Tubi	Raccordi	Flange	Valvole	Bulloni e dadi
Acciaio al carbonio	A106 Gruppo A A106 Gruppo B A106 Gruppo C	A234 WPA A234 WPW A234 grembiule	A105	A216 CB	A193 Gruppo B7 A194 Gr.2H
Lega di acciaio al carbonio ad alta temperatura	A335 P1 A335 P11 A335 P12 A335 P22 A335 P5 A335 P9 A335 P91 A225 P92	A234 WP1 A234 WP11 A234 WP12 A234 WP22 A234 WP5 A234 WP9 A234 WP91 A234 WP92	A182 F1 A182 F11 A182 F12 A182 F22 A182 F5 A182 F9 A182 F91 A182 F92	A217 WC1 A217 WC11 A217 WC12 A217 WC22 A217 WC5 A217 WC9 A217 WC91 A217 WC92	A193 Gruppo B7 A194 Gr.2H
Acciaio al carbonio a bassa temperatura	A333 Gruppo 6 A333 Gruppo 3 A333 Gruppo 1	A420 WPL6 A420 WPL3 A420 WPL1	L'A350 LF6 L'A350 LF3 è un aereo da turismo. L'A350 LF1	A352 LC6 A352 LC3 A352 LC1	A320 Gr.L7 A194 Gruppo 7
Acciaio inossidabile austenitico	A312 TP304 A312 TP316 A312 TP321 A312 TP347	A403 WP304 A403 WP316 Modello A403 WP321 A403 WP347	A182 F304 A182 F316 A182 F321 A182 F347	A182 F304 A182 F316 A182 F321 A182 F347	A193 Gruppo B8 A194 Gruppo 8
Tubo di linea API 5L	API 5L X42 API 5L X46 API 5L X52 API 5L X56 API 5L X60 API 5L X65 API 5L X70	A860 PHY 42 A860 PHY 46 A860 52 anni A860 56 anni A860 PHY 60 A860 PHY 65 A860 PHY 70	A694 F42 A694 F46 A694 F52 A694 F56 A694 F60 A694 F65 A694 F70	API 6D A216 CB	A193 Gruppo B7 A194 Gr.2H
Acciaio inossidabile duplex	A790 UNS S31803 A790 UNS S32205	Modello A815 WP31803 Modello A815 WP32205	A182 F51 A182 F60	A182 F51 A182 F60	A193 Gruppo B7 A194 Gruppo 7
Acciaio inossidabile super duplex	A790 UNS S32750 A790 UNS S32760	Modello A815 WPS32750 Modello A815 WPS32760	A182 F53 A182 F55	A182 F53 A182 F55	A193 Gr.B8M A194 Gruppo 8M

3. Considerazioni chiave per la selezione dei materiali

Temperatura:Le applicazioni ad alta temperatura richiedono materiali in grado di mantenere le proprietà meccaniche a temperature elevate, come l'ASTM A335 per le leghe di acciaio o gli acciai inossidabili duplex A790.
Ambiente corrosivo: Le applicazioni offshore e di lavorazione chimica comportano l'esposizione a sostanze altamente corrosive come cloruri, acidi e alcali. L'acciaio inossidabile, le leghe duplex e super duplex offrono un'eccellente resistenza a questi ambienti.
Pressione:Gli ambienti ad alta pressione, come le condotte di petrolio e gas, richiedono materiali come i gradi API 5L abbinati a raccordi, valvole e dispositivi di fissaggio ad alta resa.
Resilienza alle basse temperature:I sistemi criogenici o refrigerati, come quelli che gestiscono il GNL, necessitano di materiali come l'ASTM A333, che mantengono la loro tenacità anche a basse temperature.

4. Conclusion

Nei settori petrolifero e del gas, della lavorazione chimica e minerario, la corretta selezione dei materiali per i sistemi di tubazioni è un aspetto critico per l'affidabilità e la sicurezza del sistema. Comprendere la compatibilità tra tubi, raccordi, flange, valvole e dispositivi di fissaggio garantisce la durata e le prestazioni dell'intero sistema. Utilizzando materiali come API 5L, ASTM A106, A335, A312 e acciai inossidabili duplex, è possibile abbinare i componenti giusti ai requisiti operativi specifici, garantendo longevità e riducendo al minimo i tempi di fermo dovuti a corrosione o guasti meccanici.

Quando si selezionano i materiali, consultare sempre esperti e ingegneri dei materiali per valutare le esigenze specifiche della propria applicazione, tenendo conto di pressione, temperatura, esposizione alla corrosione e sollecitazioni meccaniche.