Qual è la tecnica di lavorazione della filettatura per tubi in acciaio?

La tecnologia di lavorazione delle filettature dei tubi d'acciaio si riferisce al processo di lavorazione di un determinato modello di dente, passo e conicità nell'estremità del tubo d'acciaio attraverso il taglio o la deformazione plastica (per creare filettature). Ciò consente il collegamento staccabile del tubo in acciaio con altri componenti della tubazione (come valvole, raccordi e interfacce delle apparecchiature). Il cuore di questa tecnologia risiede nel controllo preciso dei parametri geometrici delle filettature (come angolo dei denti, passo, diametro medio e conicità), garantendo la tenuta, la resistenza e l'affidabilità della connessione.

1. Principali modalità di lavorazione

• Lavorazione del taglio: Il metodo più comunemente utilizzato prevede l'utilizzo di una macchina per la filettatura (elettrica o manuale) per far ruotare la filiera, che poi taglia l'estremità del tubo d'acciaio per formare la filettatura. Questo metodo è adatto per la maggior parte dei materiali dei tubi in acciaio (come acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, tubi zincati).
• Deformazione plastica:L'estremità del tubo d'acciaio viene estrusa utilizzando una filettatrice o una rullatrice per far scorrere plasticamente il metallo e formare filettature. Questo metodo è adatto per materiali con buona plasticità (come l'acciaio a basso-carbonio), caratterizzati da alta efficienza ed elevata resistenza della filettatura. Tuttavia, richiede standard di attrezzatura relativamente elevati.

2. Parametri chiave del processo

• Profilo della filettatura:È diviso in 55 gradi (filettatura britannica Whitworth, come le serie G e R), 60 gradi (filettatura americana unificata, come la serie NPT) e 60 gradi metrici (come la serie M). Tra questi, le filettature dei tubi adottano principalmente profili a 55 o 60 gradi.
• Passo e numero di denti:Il passo è la distanza tra i punti corrispondenti sul diametro primitivo di due denti adiacenti. Di solito è espresso come numero di denti per pollice (TPI) (ad esempio, una filettatura NPT da 1/2" ha 11 denti per pollice e il passo è di circa 2,309 mm). 
• Rapporto cono: Le filettature dei tubi di tenuta (come NPT, serie R) hanno tipicamente un rapporto di cono di 1:16 (ovvero, il diametro cambia di 1 mm per ogni 16 mm di lunghezza) e la sigillatura viene ottenuta attraverso questo rapporto di cono.
• Frequenza di elaborazione:È determinato in base al diametro del tubo. Per tubi di piccolo-diametro (DN15-DN32), vengono elaborati due volte; per tubi di medio-diametro (DN40-DN50), vengono lavorati tre volte; per i tubi di grande diametro (DN70 e superiori), vengono lavorati tre o quattro volte per garantire profili di filettatura completi e superfici lisce.

3. Ispezione e controllo della qualità
Ispezione del calibro della filettatura: utilizza il calibro passa (GO) e il calibro non passa (NO GO) per misurare il diametro primitivo e il passo della filettatura. Il misuratore passa deve essere completamente inserito e il misuratore non passa-non deve essere inserito per più di 2 giri.

• Qualità della superficie:I fili devono essere privi di fili rotti, fili disordinati e bave. La ruvidità della superficie deve soddisfare i requisiti (ad esempio, Ra inferiore o uguale a 3,2 μm).
• Tolleranza dell'angolo del cono e del diametro primitivo:La deviazione dell'angolo del cono della filettatura di tenuta deve essere inferiore o uguale a 0,05 mm/m e la tolleranza del diametro primitivo deve essere controllata entro un intervallo estremamente ristretto (ad esempio, la tolleranza del diametro primitivo della precisione di grado 1 è 0,01 mm).

La connessione filettata dei tubi in acciaio è il metodo di connessione rimovibile più comunemente utilizzato nel sistema di tubazioni. La sua importanza risiede principalmente nei seguenti aspetti:

1. Affidabilità della tenuta
Utilizzando la conicità della filettatura (come la conicità 1:16 di NPT) o i materiali sigillanti (come nastro sigillante, filo di canapa), è possibile prevenire efficacemente la perdita del fluido. È adatto al trasporto di mezzi ad alta-pressione, alta-temperatura e corrosivi (come petrolio, gas naturale, materie prime chimiche).

2. Forza della connessione
La connessione filettata trasmette i carichi attraverso l'innesto dei denti, caratterizzato da elevata resistenza alla trazione e alla torsione, e può soddisfare la pressione di esercizio del sistema di tubazioni (ad esempio, l'involucro dell'olio può sopportare decine di migliaia di tonnellate di carico di trazione).

3. Facilità di installazione e manutenzione
Le connessioni filettate non richiedono saldature e il processo di installazione è rapido, il che lo rende conveniente per la costruzione in-cantiere. Allo stesso tempo, la caratteristica staccabile facilita la manutenzione, la sostituzione e il rinnovamento delle tubazioni, riducendo così i costi di manutenzione.

4. Ampia applicabilità
Adatto a vari materiali di tubi in acciaio (acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, tubi zincati), diametri di tubi (DN15-DN100 e superiori) e condizioni di lavoro (acqua, gas, petrolio, mezzi chimici), è un metodo di connessione standard nei settori dell'edilizia, dei macchinari, del petrolio e dell'industria chimica.

Gli standard internazionali per la lavorazione delle filettature di tubi in acciaio sono formulati principalmente da organizzazioni come l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO), l'American Petroleum Institute (API) e il National Standardization Administration Committee of China (GB). Di seguito sono riportati gli standard fondamentali:

1. Standard ISO (riconosciuti a livello internazionale)

• ISO7-1:1994 "Sigillatura delle filettature dei tubi - Parte 1: Dimensioni, tolleranze e contrassegni": specifica le dimensioni, le tolleranze e i contrassegni per le filettature dei tubi di tenuta a 55 gradi, incluso l'"adattamento a colonna/cono" per filettature interne cilindriche (Rp) e filettature coniche esterne (R1) e l'"adattamento a cono/cono" per filettature interne coniche (Rc) e filettature coniche esterne (R2).
• ISO 228-1:2000 "Filettature per tubi di tenuta non-filettate - Parte 1: dimensioni, tolleranze e contrassegni": questo standard specifica le dimensioni, le tolleranze e i contrassegni per filettature di tubi non di tenuta a 55 gradi non-(serie G), applicabili ad applicazioni a bassa-pressione e non-di tenuta (come condutture di acqua e gas).

2. Standard API (specifici per l'industria petrolifera)

• Specifica API 5B"Lavorazione, misurazione e ispezione di filettature per tubi e condutture in acciaio": uno standard autorevole nell'industria petrolifera, stabilisce i requisiti di lavorazione, misurazione e ispezione per le filettature dei materiali per tubi petroliferi (tubi, condotti, acciaio per condutture), compresi i parametri geometrici e le tolleranze per filettature speciali come filettature tonde (STC) e filettature trapezoidali sfalsate (BTC).
• APIRP 5A5/ISO 15463:2003"Ispezione in-sito di nuovi alloggiamenti di tubi, cilindri dell'olio e aste di perforazione-connesse": integra i requisiti di ispezione in-sito dell'API 5B, garantendo la qualità delle filettature prima della loro installazione in-sito.

3. Standard GB (equivalente adottato in Cina)

• GB/T7306.1-2000"Filettature per tubi con tenuta a 55 gradi - Parte 1: Filettature interne cilindriche e filettature coniche esterne": questo standard adotta la norma ISO 7-1:1994 in modo equivalente e specifica le dimensioni, le tolleranze e i contrassegni delle filettature per tubi con tenuta a 55 gradi "cilindriche/coniche".
• GB/T7306.2-2000"Filettature per tubi di tenuta a 55 gradi - Parte 2: Filettature interne coniche e filettature coniche esterne": questo standard adotta ISO 7-1:1999 in modo equivalente e specifica le filettature per tubi di tenuta a 55 gradi con "adattamento cono/cono".
• GB/T12716-2011"Filettatura conica per tubi a 60 gradi": ASME B1.20.2M:2006 adottato come base per la revisione. Specifica le dimensioni, le tolleranze e i contrassegni delle filettature per tubi conici a 60 gradi (serie NPT) ed è applicabile alle filettature per tubi di tenuta standard americani.

Le differenze nelle tecniche di lavorazione della filettatura tra i vari sistemi standard risiedono principalmente in aspetti quali l'angolo del profilo del dente, la conicità, il metodo di accoppiamento e gli scenari applicabili. Ecco le differenze fondamentali:

1. Differenza negli angoli del profilo del dente

• Imperiale (ISO 7-1, GB/T 7306):Presenta un angolo di filettatura di 55 gradi, derivato dalla filettatura imperiale Whitworth, adatto a regioni come Europa e Asia.
• Sistema metrico (API 5B, GB/T 12716):Presenta un angolo di filettatura di 60 gradi, derivato dalla filettatura metrica standard, adatto per regioni produttrici di petrolio-come il Nord America e il Medio Oriente.

2. Differenza dell'angolo del cono

• Filettatura del tubo sigillata imperiale (ISO 7-1, GB/T 7306): La conicità della filettatura esterna conica (R1, R2) è 1:16 (il diametro cambia di 1 mm per ogni 16 mm di lunghezza), ottenendo la tenuta attraverso la conicità.
• Filettature metriche per tubi sigillati (API 5B, GB/T 12716): Anche la conicità delle filettature dei tubi conici (NPT) è 1:16, ma il profilo della filettatura è più ripido (60 gradi contro 55 gradi) ed è adatto per valori di pressione più elevati (ad esempio, la pressione di esercizio della camera dell'olio può raggiungere diverse migliaia di libbre per pollice quadrato).

3. Differenze nei metodi di cooperazione

• Filettature del tubo di tenuta imperiale:Si dividono in “colonna/cono” (filettatura interna cilindrica Rp e filettatura esterna conica R1) e “cono/cono” (filettatura interna conica Rc e filettatura esterna conica R2). Tra questi, "adattamento colonna/cono" è il metodo di sigillatura più comunemente utilizzato.
• Filettatura metrica del tubo sigillato:Utilizza solo il "cono/adattamento cono" (filettatura conica interna e filettatura conica esterna), ottenendo la tenuta attraverso la conicità della filettatura, senza la necessità di materiali di tenuta aggiuntivi (come il nastro).

4. Differenze negli scenari applicabili

• ISO 7-1, GB/T7306:Applicabile a condotte civili e industriali a bassa-pressione e temperatura normale-industriali (come condotte per acqua, gas e aria condizionata), nonché ad alcune condutture chimiche. 
• API5B:Specificamente progettati per condotte sotterranee nell'industria del petrolio e del gas (come involucri e tubi), questi tubi sono soggetti a pressioni estremamente elevate (fino a oltre 1000 bar), temperature e corrosione (come idrogeno solforato e anidride carbonica). La resistenza e le prestazioni di tenuta delle filettature di questi tubi sono molto superiori a quelle dei tubi normali.

5. Differenze nell'equivalenza standard

• GB/T7306.1-2000è un'adozione equivalente della ISO 7-1:1994 (il contenuto tecnico è completamente lo stesso, con solo modifiche editoriali), facilitando l'ingresso dei prodotti cinesi nel mercato internazionale. 
• GB/T12716-2011 e ASME B1.20.2M:2006: Adottato con modifiche (mantenendo le tecnologie caratteristiche cinesi, come semplici metodi di test per la produzione interna su piccola-scala), meglio adattato alle caratteristiche dei materiali della Cina (come la plasticità dell'acciaio a basso-carbonio).

La tecnologia di lavorazione della filettatura dei tubi in acciaio è la tecnologia principale per il collegamento dei sistemi di tubazioni. La sua qualità influisce direttamente sulle prestazioni di tenuta, sulla resistenza e sull'affidabilità del sistema. Gli standard internazionali (come ISO 7-1, API 5B, GB/T 7306) forniscono specifiche unificate per la lavorazione dei fili. Le differenze tra i vari standard risiedono principalmente nell'angolo del profilo della filettatura, nella conicità, nel metodo di adattamento e negli scenari applicabili. Nelle applicazioni pratiche, il tipo di filettatura e lo standard appropriati devono essere selezionati in base alle condizioni di lavoro (pressione, temperatura, mezzo) per garantire la sicurezza e l'economia della connessione.