Guida alla Selezione di Tubi in Acciaio Inossidabile ASTM A312

Immagina un sistema di tubazioni in condizioni di calore estremo o corrosive come il sistema vascolare di un corpo umano. Proprio come i fragili vasi sanguigni possono portare a conseguenze catastrofiche, la scelta del materiale sbagliato per applicazioni di tubazioni critiche può causare guasti al sistema. Il tubo in acciaio inossidabile ASTM A312 potrebbe essere la soluzione che stai cercando.

ASTM A312 è una specifica standard sviluppata dall'American Society for Testing and Materials (ASTM) che copre tubi in acciaio inossidabile austenitico senza saldatura, saldati a giunto diritto e saldati a freddo. Progettata specificamente per ambienti ad alta temperatura e corrosivi generali, questa specifica include alcuni dei gradi più comunemente usati come 304/304L e 316/316L in acciaio inossidabile. Questo articolo fornirà un'analisi dettagliata dello standard ASTM A312, esaminando la sua composizione chimica e le proprietà meccaniche per guidare il processo di selezione dei materiali.

I tubi in acciaio inossidabile svolgono un ruolo fondamentale nelle applicazioni ad alta temperatura grazie alla loro eccezionale resistenza alla corrosione. Poiché le industrie richiedono sempre più materiali in grado di resistere a condizioni operative difficili, l'acciaio inossidabile è emerso come un'evoluzione dell'acciaio al carbonio standard. Aggiungendo elementi di lega come nichel e cromo al ferro di base, l'acciaio inossidabile migliora significativamente la sua resistenza agli ambienti corrosivi.

Prima di esplorare i diversi gradi di acciaio inossidabile, è importante comprendere i tipi comuni disponibili sul mercato e le loro classificazioni.

Generalmente, qualsiasi lega di acciaio con un contenuto di cromo di almeno il 10,5% può essere considerata "acciaio inossidabile". Tuttavia, a seconda della specifica combinazione di elementi di lega (come nichel, cromo, molibdeno, titanio, rame, azoto, ecc.), sono disponibili numerosi gradi diversi, ciascuno con distinte proprietà strutturali, chimiche e meccaniche.

La caratteristica più notevole dell'acciaio inossidabile è la sua eccezionale resistenza alla corrosione, che è attribuita allo strato protettivo di ossido di cromo che si forma sulla sua superficie. Questo strato di ossido reagisce con l'ossigeno per creare una barriera microscopica che previene efficacemente la corrosione. Inoltre, rispetto all'acciaio al carbonio, le leghe di acciaio inossidabile mostrano una migliore tenacità nelle applicazioni a bassa temperatura, maggiore resistenza e durezza, duttilità superiore e minori costi di manutenzione.

Gli acciai inossidabili possono essere ampiamente suddivisi nelle seguenti serie in base alla loro struttura metallurgica:

Questo è il tipo più comune di acciaio inossidabile. L'aggiunta di elementi come nichel, manganese e azoto fornisce all'acciaio inossidabile austenitico un'eccellente saldabilità e formabilità. Aumentando il contenuto di cromo, molibdeno e azoto, la sua resistenza alla corrosione può essere ulteriormente migliorata. Tuttavia, gli acciai austenitici di base sono suscettibili alla tensocorrosione (è richiesto un contenuto di nichel più elevato per migliorare la resistenza alla tensocorrosione). Gli acciai inossidabili austenitici non possono essere temprati mediante trattamento termico, ma possono essere lavorati a freddo fino a livelli di resistenza molto elevati mantenendo una notevole tenacità e duttilità.

Sebbene gli acciai austenitici siano generalmente non magnetici, possono mostrare un certo grado di magnetismo a seconda dell'effettiva composizione della lega e dell'entità della lavorazione a freddo applicata durante la produzione. Gli acciai inossidabili austenitici sono suddivisi nella serie 200 (leghe cromo-manganese-nichel) e nella serie 300 (leghe cromo-nichel, come 304, 309, 316, 321, 347, ecc.). L'acciaio inossidabile di grado 304 è l'acciaio inossidabile austenitico più comune, adatto alla maggior parte degli ambienti corrosivi. Qualsiasi altro grado della serie 300 può migliorare le proprietà di base di SS304.

Gli acciai inossidabili martensitici sono simili agli acciai ferritici in quanto entrambi hanno un significativo contenuto di cromo, ma gli acciai martensitici hanno un contenuto di carbonio più elevato, fino all'1%. L'alto contenuto di carbonio consente agli acciai martensitici di essere temprati e rinvenuti come gli acciai al carbonio e al cromo standard (sebbene in genere mostrino una minore saldabilità e duttilità). Questo tipo di acciaio inossidabile è adatto per applicazioni che richiedono elevata resistenza e moderata resistenza alla corrosione. A differenza degli acciai inossidabili austenitici standard, gli acciai martensitici sono magnetici. I gradi di acciaio martensitico comuni includono 410, 420 e 440C.

Gli acciai inossidabili ferritici hanno un significativo contenuto di cromo ma un basso contenuto di carbonio (di solito inferiore allo 0,1%). Il nome di questo acciaio inossidabile deriva dalla sua struttura metallurgica, che assomiglia molto a quella degli acciai al carbonio e a bassa lega. Questi acciai hanno una vasta gamma di applicazioni, ma non sono adatti per superfici sottili a causa della loro scarsa resistenza alla saldatura e della limitata formabilità (gli acciai ferritici mostrano una minore formabilità e duttilità). Gli acciai inossidabili ferritici non possono essere temprati mediante trattamento termico. Aggiungendo molibdeno all'acciaio ferritico, il materiale può essere utilizzato in applicazioni altamente corrosive come impianti di desalinizzazione e ambienti marini. Questi acciai dimostrano anche un'eccellente resistenza alla tensocorrosione. Come gli acciai martensitici, gli acciai inossidabili ferritici sono magnetici. I gradi di acciaio ferritico più comuni sono 430 (17% cromo) e 409 (11% cromo), ampiamente utilizzati nell'industria automobilistica.

Gli acciai a indurimento per precipitazione (PH) raggiungono una resistenza eccezionale grazie all'aggiunta di elementi come rame, niobio e alluminio. Questi acciai possono essere lavorati in forme molto specifiche con tolleranze elevate prima di subire l'indurimento finale per invecchiamento. Questo differisce dalla tradizionale tempra e rinvenimento degli acciai martensitici, che sono soggetti a deformazioni durante la lavorazione. La resistenza alla corrosione degli acciai a indurimento per precipitazione è paragonabile a quella degli acciai austenitici standard come SS304. L'acciaio inossidabile a indurimento per precipitazione più comune è 17-4PH, che contiene il 17% di cromo e il 4% di nichel.

Le dimensioni dei tubi in acciaio inossidabile standard sono stabilite dalla specifica ANSI ASME B36.19. I tubi in acciaio inossidabile senza saldatura sono disponibili in dimensioni da 1/8" a 24", mentre i tubi in acciaio inossidabile saldati sono prodotti in dimensioni da 2" a 36" (tubi ASTM A312, che sono tubi in acciaio inossidabile austenitico al cromo-nichel saldati elettricamente per fusione, o tubi laminati).