Il ruolo degli elementi di impurità
Lo zolfo e il fosforo sono elementi residui nella produzione dell'acciaio che provengono principalmente dalle materie prime. Nell'acciaio delle tubazioni sono considerati dannosi e sono limitati dalle specifiche del prodotto. I limiti dell'API 5L Grado B esistono per proteggere le prestazioni meccaniche del corpo del tubo e della saldatura, soprattutto nel servizio impegnativo delle condotte.
Perché lo zolfo è limitato
Lo zolfo forma solfuro di ferro ai bordi dei grani, che si scioglie a bassa temperatura e provoca un difetto noto come mancanza di calore. Durante la laminazione a caldo e la saldatura, il solfuro liquido indebolisce i bordi dei grani e produce fessurazioni. Lo zolfo riduce anche la duttilità e la resistenza agli urti e crea inclusioni di solfuro allungate che agiscono come siti di inizio delle cricche. La moderna produzione dell'acciaio controlla lo zolfo attraverso la desolforazione e può raggiungere livelli inferiori allo 0,005%.
Perché il fosforo è limitato
Il fosforo si dissolve nella ferrite e la rinforza, ma provoca anche una grave segregazione perché non si diffonde facilmente. Un alto contenuto di fosforo favorisce l'infragilimento dei bordi dei grani e aumenta la temperatura di transizione da duttile a fragile, il che è pericoloso per le tubazioni che devono resistere alla propagazione della frattura. Il fosforo riduce anche la saldabilità favorendo la fessurazione da solidificazione nei giunti vincolati.
Limiti in API 5L Grado B
Per PSL1 Grado B, il contenuto massimo di fosforo è tipicamente dello 0,030% e il contenuto massimo di zolfo è tipicamente dello 0,030%. Per PSL2, i limiti sono ridotti a circa lo 0,025% di fosforo e lo 0,015% di zolfo per supportare le prove di impatto obbligatorie e i requisiti di tenacità più severi del livello. I livelli inferiori vengono spesso concordati per il servizio acido.
Effetto sulla saldabilità
Il basso contenuto di zolfo e fosforo migliora la resistenza del metallo saldato e della zona interessata dal calore alla fessurazione a caldo e alla fessurazione indotta dall'idrogeno. L'acciaio pulito con un basso contenuto di inclusioni produce saldature solide con una migliore tenacità, il che è essenziale per le saldature circonferenziali effettuate in condizioni variabili.
Domande frequenti
Cos'è la mancanza calda?La fragilità a caldo è una fessurazione che si verifica durante la lavorazione a caldo o la saldatura quando il solfuro di ferro a basso punto di fusione ai bordi dei grani provoca la lacerazione dell'acciaio.
Il fosforo indebolisce sempre l’acciaio?Il fosforo rafforza la ferrite ma allo stesso tempo la infragilisce, quindi il suo effetto dannoso sulla tenacità supera il guadagno di resistenza dell'acciaio strutturale.
È possibile rimuovere completamente lo zolfo dall'acciaio?La moderna desolforazione può ridurre lo zolfo a livelli molto bassi, ma la rimozione totale non è pratica; i limiti standard sono fissati ben al di sotto della soglia dannosa.
Perché la tenacità è importante per i gasdotti?Una tubazione del gas deve arrestare una frattura in corso; l'acciaio ad alta tenacità con poche impurità assorbe l'energia di una cricca che si propaga e la ferma prima che viaggi lontano.
I limiti sono diversi per i tubi di servizio acido?Sì, le specifiche del servizio acido aggiungono limiti ancora più severi di zolfo e durezza e richiedono test per la resistenza alla fessurazione indotta dall'idrogeno.
