Le dimensioni effettive di un tubo non corrispondono alla sua denominazione nominale. Un tubo NPS da 2 pollici ha un diametro esterno di 2.375 pollici, non di 2.000 pollici. Il numero funge da etichetta per mantenere un valore costante in tutte le tabelle, mentre lo spessore della parete del prodotto varia.
Il responsabile degli acquisti di un'azienda di ingegneria di Mumbai si è trovato ad affrontare questa sfida dopo che Raj Patel ha imparato una lezione professionale. Il suo progetto richiedeva 50 tubi in acciaio inossidabile da 2 pollici per una linea di processo chimico. Ordinò tubi in acciaio inossidabile da 2 pollici senza controllarne le specifiche. La spedizione arrivò con tubi che avevano dimensioni esterne di 2.000 pollici. Le dimensioni dei tubi impedivano il loro utilizzo con le flange da 2 pollici già presenti in loco. La sua azienda perse 800 rupie in spese di spedizione per il reso, oltre a due settimane di tempo di produzione a causa dell'incompatibilità. L'intero problema si sarebbe potuto risolvere con un semplice controllo della tabella delle dimensioni esterne.
L'articolo spiega il concetto di dimensione nominale del tubo, illustrando perché questa differisce dalle dimensioni effettive e descrivendo come leggere le marcature NPS sul campo. Il documento contiene una tabella completa delle dimensioni dei tubi che riporta tutte le dimensioni richieste e i dati di conversione da NPS a DN, insieme alle istruzioni per misurare i tubi quando le marcature sono usurate o completamente mancanti.
Punti chiave
- La dimensione nominale del tubo (NPS) è un'etichetta, non una misura: un tubo da 2 pollici NPS misura 2.375 pollici all'esterno.
- Tutti i tubi con lo stesso NPS hanno lo stesso diametro esterno (OD), indipendentemente dallo spessore della parete o dalla classificazione.
- NPS è lo standard nordamericano; DN (diametro nominale) è l'equivalente metrico utilizzato in Europa e in Cina.
- Tubi e condotti utilizzano sistemi di dimensionamento diversi: i tubi utilizzano il sistema NPS, i condotti il diametro esterno effettivo, e la loro combinazione può causare errori di montaggio.
- È possibile identificare l'NPS sul campo misurando il diametro esterno con un calibro e confrontandolo con i valori standard.
Qual è la dimensione nominale del tubo?
La dimensione nominale del tubo (NPS) è un sistema di designazione standardizzato per le dimensioni dei tubi definito da ASMEB36.10M per tubi in acciaio al carbonio e legato e ASME B36.19 per tubi in acciaio inossidabile. Il sistema si applica al Nord America, al Medio Oriente e a molti mercati asiatici che seguono gli standard ANSI/ASME. Per una panoramica più ampia dei gradi e delle specifiche dell'acciaio inossidabile, consultare il nostro guida completa in acciaio inossidabile.
Il termine "nominale" significa che qualcosa esiste solo nella sua denominazione formale. Il numero NPS fornisce una stima approssimativa del diametro interno per i primi modelli di tubi, ma non corrisponde a nessuna dimensione effettiva dei tubi contemporanei. La misurazione del diametro effettivo, che gli acquirenti devono comprendere, mostra la differenza tra la dimensione nominale del tubo e la specifica del diametro effettivo del tubo. Il diametro interno di un tubo Schedule 40 NPS da 1/2 pollice misura 0.622 pollici, mentre il suo diametro esterno misura 0.840 pollici. Entrambe le misurazioni sono inferiori a 0.500 pollici.
L'attuale metodo di denominazione dei tubi ha avuto origine all'inizio del XX secolo, poiché i produttori di tubi dell'epoca realizzavano prodotti meno precisi. Il sistema di dimensionamento dei tubi si basava su una misurazione approssimativa del diametro interno, che divenne il nome definitivo del tubo anche dopo il miglioramento dei processi produttivi. Oggi, ingegneri e acquirenti devono utilizzare il diametro nominale del tubo come sistema di riferimento comune, che tuttavia non rappresenta le dimensioni effettive del tubo.
Il sistema di misurazione dei tubi NPS copre un'ampia gamma. La norma ASME B36.10M elenca le dimensioni da NPS 1/8 di pollice (3.2 mm) fino a NPS 80 pollici (2,032 mm). La gamma tipica che la maggior parte delle industrie tiene a magazzino va da NPS 1/8 a NPS 24, mentre i clienti devono effettuare ordini speciali per dimensioni maggiori.
Diametro nominale del tubo vs diametro effettivo: il concetto chiave
La prima regola per il dimensionamento delle tubazioni stabilisce che tutte le dimensioni nominali delle tubazioni mantengono un diametro esterno costante, che rimane invariato indipendentemente dalle diverse esigenze di dimensionamento. Lo spessore della parete del tubo determina sia il diametro interno che la pressione nominale del sistema.
Il diametro nominale di 4 pollici mantiene un diametro esterno costante di 4.500 pollici per tutte le varianti di tubi Schedule 5, Schedule 40, Schedule 80 e Schedule 160. Il diametro interno del tubo diminuisce all'aumentare del numero di Schedule perché vengono utilizzati spessori di parete diversi. Pareti più spesse comportano diametri del tubo ridotti, che consentono una maggiore capacità di resistenza alla pressione, ma aumentano il peso per piede del tubo.
Tabella delle dimensioni dei tubi NPS: dimensioni standard
| NPS | DO (pollici) | OD (millimetro) | Sch 40 ID (pollici) | Sch 80 ID (pollici) | Peso Sch 40 (lb/ft) | Peso Sch 80 (lb/ft) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 / 8 " | 0.405 | 10.3 | 0.269 | 0.215 | 0.24 | 0.31 |
| 1 / 4 " | 0.540 | 13.7 | 0.364 | 0.302 | 0.42 | 0.54 |
| 3 / 8 " | 0.675 | 17.1 | 0.493 | 0.423 | 0.57 | 0.74 |
| 1 / 2 " | 0.840 | 21.3 | 0.622 | 0.546 | 0.85 | 1.09 |
| 3 / 4 " | 1.050 | 26.7 | 0.824 | 0.742 | 1.13 | 1.47 |
| 1 " | 1.315 | 33.4 | 1.049 | 0.957 | 1.68 | 2.17 |
| 1-1 / 2 " | 1.900 | 48.3 | 1.610 | 1.500 | 2.72 | 3.63 |
| 2 " | 2.375 | 60.3 | 2.067 | 1.939 | 3.65 | 5.03 |
| 3 " | 3.500 | 88.9 | 3.068 | 2.900 | 7.58 | 10.26 |
| 4 " | 4.500 | 114.3 | 4.026 | 3.826 | 10.79 | 14.99 |
| 6 " | 6.625 | 168.3 | 6.065 | 5.761 | 18.97 | 28.60 |
| 8 " | 8.625 | 219.1 | 7.981 | 7.625 | 28.55 | 43.43 |
| 10 " | 10.750 | 273.1 | 10.020 | 9.562 | 40.48 | 64.49 |
| 12 " | 12.750 | 323.9 | 11.938 | 11.374 | 53.52 | 88.71 |
La tabella delle dimensioni dei tubi dimostra che i valori NPS non forniscono informazioni sufficienti per stimare le dimensioni. Le misurazioni del diametro esterno mostrano incrementi non proporzionali, che creano dimensioni diverse. NPS 3 mostra un aumento del diametro del 47% rispetto a NPS 2. NPS 12 mostra un aumento del diametro del 18% rispetto a NPS 10. Gli standard di produzione del passato, insieme alle pratiche di standardizzazione del settore, hanno creato questo specifico metodo di progressione, che non è conforme ai principi di progettazione ingegneristica.
L'esperienza sul campo evidenzia confusione perché il sistema di misurazione NPS stabilisce che le dimensioni NPS superiori a 12 utilizzano la misura OD, che corrisponde al valore NPS in pollici. NPS 14 ha un OD di 14.000 pollici. NPS 20 ha un OD di 20.000 pollici. Il sistema NPS per dimensioni inferiori a NPS 12 crea diverse misurazioni effettive delle dimensioni che non rientrano nei collegamenti matematici stabiliti con le dimensioni NPS.
NPS vs DN vs IPS: Comprendere gli standard dimensionali
Gli standard per il dimensionamento delle tubazioni variano a seconda della regione e dell'applicazione. Gli ingegneri che lavorano a progetti internazionali devono sapere quando specificare il sistema NPS, quando utilizzare il sistema DN e come i due sistemi sono correlati.
Tabella di conversione delle metriche NPS vs DN
| NPS (in) | DN (millimetro) | Diametro esterno comune (mm) |
|---|---|---|
| 1 / 2 " | DN 15 | 21.3 |
| 3 / 4 " | DN 20 | 26.7 |
| 1 " | DN 25 | 33.4 |
| 1-1 / 2 " | DN 40 | 48.3 |
| 2 " | DN 50 | 60.3 |
| 3 " | DN 80 | 88.9 |
| 4 " | DN 100 | 114.3 |
| 6 " | DN 150 | 168.3 |
| 8 " | DN 200 | 219.1 |
| 10 " | DN 250 | 273.1 |
| 12 " | DN 300 | 323.9 |
Il sistema NPS rimane il sistema di riferimento per il Nord America, il Medio Oriente e la maggior parte dei mercati asiatici esportatori. I progetti nazionali dell'Unione Europea e della Cina, così come le specifiche ISO, utilizzano il DN (diametro nominale) come standard metrico. I due sistemi non sono identici – i valori DN sono approssimazioni metriche arrotondate – ma le dimensioni del diametro esterno (OD) sono sufficientemente simili da consentire l'accoppiamento di tubi NPS e DN della stessa dimensione nominale con raccordi compatibili.
Il diametro esterno (DE) di un tubo DN 50 misura 60.3 mm, che corrisponde perfettamente allo standard NPS 2. Il diametro esterno (DE) di un tubo DN 100 misura 114.3 mm, che corrisponde allo standard NPS 4. Gli ingegneri che lavorano con standard misti dovrebbero sempre verificare il diametro esterno effettivo anziché presumere l'equivalenza.
NPS vs IPS
IPS sta per Iron Pipe Size (dimensione del tubo in ferro). Nella maggior parte dei contesti industriali, NPS e IPS sono intercambiabili per indicare i tubi in acciaio. Tuttavia, IPS compare anche in ambito idraulico, dove si riferisce allo standard di filettatura (NPT - National Pipe Taper) piuttosto che alla dimensione del tubo stesso.
La distinzione fondamentale è la seguente: NPS si riferisce alla dimensione del corpo del tubo, mentre NPT si riferisce al tipo di filettatura. Un tubo può essere NPS 2 con filettatura NPT. Confondere i due termini può portare a errori di ordinazione, soprattutto quando si acquistano raccordi o valvole filettate.
Per gli acquisti internazionali, specificare sempre sia lo standard dimensionale che lo standard della filettatura. "NPS 2, Schedule 40, filettatura NPT" non lascia spazio ad ambiguità. "Tubo da 2 pollici" no.
Come misurare e identificare gli NPS sul campo
Non tutte le tubature arrivano con marcature chiare. Le squadre sul campo spesso si imbattono in tubature con stencil sbiaditi, etichette verniciate sopra o senza alcuna marcatura. Ecco come determinare il livello di protezione delle tubature (NPS) con strumenti di base.
Passaggio 1: misurare il diametro esterno
Utilizzare un calibro digitale o un metro a nastro per misurare il diametro esterno dei tubi. Misurare almeno due punti a 90 gradi di distanza per verificare l'ovalizzazione. Confrontare la misurazione con i valori standard del diametro esterno.
- 0.840 pollici = NPS 1/2
- 1.050 pollici = NPS 3/4
- 1.315 pollici = NPS 1
- 1.900 pollici = NPS 1-1/2
- 2.375 pollici = NPS 2
- 3.500 pollici = NPS 3
- 4.500 pollici = NPS 4
- 6.625 pollici = NPS 6
Se la misurazione rientra nell'1% di un valore standard, hai identificato la dimensione nominale del tubo. Le tolleranze di fabbricazione consentono piccole deviazioni, quindi una lettura di 2.360 pollici su un calibro significa quasi certamente NPS 2.
Passaggio 2: misurare lo spessore della parete
Utilizzare un misuratore digitale di spessore della parete o un tester a ultrasuoni. Confrontare la lettura con i valori standard per identificare il numero di programma. Un tubo con diametro esterno di 2.375 pollici e spessore della parete di 0.154 pollici è NPS 2, Schedule 40. Lo stesso diametro esterno con spessore della parete di 0.218 pollici è NPS 2, Schedule 80.
Passaggio 3: Leggere lo stencil (se presente)
La marcatura standard delle tubazioni segue un formato prestabilito. Una tipica marcatura riporta la seguente dicitura: NPS 4 SCH 40 ASTM A53 GR B SENZA SALDATUREDa sinistra a destra, questo indica la dimensione nominale del tubo, lo spessore, le specifiche del materiale, il grado e il metodo di fabbricazione. Se la marcatura include "SMLS", significa senza saldatura. "ERW" significa saldato a resistenza elettrica. Scopri di più sui metodi di fabbricazione nella nostra Confronto tra tubi senza saldatura e tubi saldati.
Carlos Mendez, un supervisore di campo durante una fermata per manutenzione in una raffineria in Texas, ha trovato questo processo essenziale durante una riparazione di emergenza a mezzanotte. Una sezione corrosa della linea di processo necessitava di essere sostituita, ma le marcature originali del tubo si erano consumate dopo 15 anni di servizio. Carlos ha misurato il diametro esterno a 4.498 pollici e lo spessore della parete a 0.237 pollici. Ha confrontato i valori con la tabella del diametro esterno del tubo e ha confermato la dimensione nominale del tubo 4, Schedule 40, ASTM A53Il tubo di ricambio è arrivato entro le 6:00 del mattino e l'unità è ripartita come previsto. Senza la tecnica di misurazione, la squadra avrebbe dovuto fare delle supposizioni, e una supposizione errata su una linea a 400 PSI avrebbe potuto essere catastrofica.
Pianificazione delle condotte e NPS: come interagiscono
La specifica completa richiede sia il NPS (National Probability Standard) che lo schedule della tubazione, che ne costituiscono le due componenti principali. Il NPS definisce il diametro esterno della tubazione. Lo schedule definisce lo spessore della parete della tubazione. Le due misurazioni determinano tre proprietà della tubazione: diametro interno, portata e pressione nominale.
La sola norma NPS non fornisce informazioni sufficienti per determinare la capacità di pressione. La norma NPS 4 indica un diametro esterno di 4.500 pollici. Questa informazione non rivela la capacità di pressione del tubo. La tabella fornisce le informazioni necessarie, tra cui le norme Schedule 40, 80, 160 o qualsiasi altra designazione, per stabilire lo spessore della parete ed eseguire i calcoli della pressione nominale.
Un numero di Schedule più elevato aumenta lo spessore della parete e diminuisce il diametro interno, incrementando al contempo la capacità di pressione e il peso del tubo per ogni misura NPS. La relazione tra le due variabili non segue un percorso lineare. Lo spessore della parete di un tubo Schedule 80 è circa il 40-70% maggiore rispetto a quello di un tubo Schedule 40, a seconda dell'NPS, ma l'aumento di pressione varia in base alla dimensione perché cambia il rapporto diametro-spessore.
A volte gli ingegneri hanno bisogno di aumentare la capacità di pressione senza modificare il diametro nominale del tubo. Specificando uno Schedule 80 più elevato si ottiene questo risultato senza modificare la disposizione dei bulloni delle flange o la spaziatura dei supporti, poiché il diametro esterno rimane invariato. Questo è uno dei motivi per cui lo Schedule 80 è popolare per gli interventi di ammodernamento ad alta pressione: è possibile sostituire lo Schedule 40 con lo Schedule 80 senza modificare la ferramenta circostante.
Per un'analisi più approfondita di come la programmazione influisce sui valori di pressione e sul peso, consultare il nostro Guida per tubi Schedule 80La relazione tra la dimensione nominale del tubo e la sua sezione trasversale è ciò che determina la reale capacità di pressione di un dato tubo.
Dimensioni e applicazioni comuni dei sistemi non parametrici
Diversi settori industriali prediligono intervalli NPS differenti in base ai requisiti di flusso, ai livelli di pressione e alle esigenze strutturali.
| Gamma NPS | Applicazioni tipiche |
|---|---|
| 1/8″-3/4″ | Tubazioni per strumentazione, tubazioni di processo di piccolo diametro, linee idrauliche, sistemi di campionamento |
| 1 "- 2" | Tubazioni di servizio, derivazioni di processo, distribuzione HVAC, linee di alimentazione caldaie |
| 3 "- 6" | Tubazioni principali di processo, collettori di distribuzione dell'acqua, condotte antincendio, linee del vapore |
| 8 "- 12" | Condotte principali, prese d'acqua di raffreddamento, collettori di processo di grandi dimensioni, collegamenti con serbatoi di stoccaggio |
| 14 "- 24" | Condotte di trasmissione, prese d'acqua grezza, acqua di circolazione delle centrali elettriche |
| 30″+ | Condotte sottomarine, condotte idriche di grande diametro, ventilazione di gallerie (su ordinazione speciale) |
La maggior parte dei fornitori industriali ha a magazzino spessori NPS da 1/2 a 24 in programmi standard. Gli spessori superiori a NPS 24 in genere richiedono ordini di produzione con tempi di consegna più lunghi. Se il vostro progetto richiede spessori NPS 36 o superiori, prevedete cicli di produzione di 8-12 settimane a seconda del tipo di materiale e dello spessore della parete.
Per servizi corrosivi, Acciaio inossidabile 304 e Acciaio inossidabile 316 I tubi nelle dimensioni standard NPS offrono una durata maggiore rispetto all'acciaio al carbonio. La qualità 304 è adatta alla maggior parte delle applicazioni industriali, mentre la 316 offre una resistenza superiore ai cloruri per ambienti marini e chimici.
Tubo contro condotto: la differenza dimensionale cruciale
Questo è l'errore che costa di più in termini di tempo e denaro ai team addetti agli acquisti. Tubi e condotti utilizzano sistemi di dimensionamento completamente diversi, e un tubo da 1 pollice non è uguale a un condotto da 1 pollice.
Pipe utilizza NPS. Il diametro esterno (OD) è standardizzato secondo la norma ASME B36.10M e non corrisponde al numero NPS. Un tubo da 1 pollice NPS ha un diametro esterno (OD) di 1.315 pollici.
Il tubo utilizza il diametro esterno effettivo. Un tubo da 1 pollice ha un diametro esterno (OD) esattamente di 1.000 pollici. Lo spessore della parete del tubo è espresso come numero di calibro o misura decimale, non come tabella di spessore del tubo.
| Descrizione | Diametro esterno (pollici) | Sistema di dimensionamento |
|---|---|---|
| Tubo NPS da 1 pollici | 1.315 | Dimensione nominale del tubo |
| tubo da 1 pollici | 1.000 | OD effettivo |
| Tubo NPS da 2 pollici | 2.375 | Dimensione nominale del tubo |
| tubo da 2 pollici | 2.000 | OD effettivo |
La differenza tra le due opzioni mostra un contrasto significativo. Un tubo da 1 pollice ha un diametro esterno inferiore del 24% rispetto a un tubo NPS da 1 pollice, il che implica requisiti di raccordo diversi. Il sistema presenterà problemi di connessione perché il sistema richiede un tubo NPS, ma è stato ordinato un tubo.
I tubi svolgono funzioni strutturali, sono impiegati nei sistemi di scambio termico e negli strumenti scientifici che richiedono specifiche precise del diametro esterno. Le condotte hanno tre scopi principali: il trasporto di liquidi e il contenimento della pressione, e la realizzazione di sistemi di tubazioni di processo che necessitano di raccordi e flange standard.
La procedura corretta prevede la misurazione del diametro esterno, che consente di verificare i risultati utilizzando la tabella dei diametri esterni dei tubi. La misurazione indica che si possiede un tubo quando corrisponde alla misura nominale standard. La misurazione indica che si possiede un tubo quando corrisponde esattamente alla misura specificata.
Se il tuo progetto richiede sia tubi che condotti, o se non sei sicuro di quale specifica si applichi, il nostro team di consulenza tecnica possiamo esaminare i vostri disegni e consigliarvi il sistema di dimensionamento corretto.
Domande frequenti sulla dimensione nominale dei tubi
Qual è la dimensione nominale di un tubo?
La dimensione nominale dei tubi (NPS) funge da sistema di misurazione standard utilizzato in Nord America per definire le dimensioni delle tubazioni. Il numero NPS è un'etichetta, non una misura effettiva. Il sistema storico veniva utilizzato per stimare il diametro interno dei primi modelli di tubi, ma le misurazioni attuali non corrispondono al sistema originale. Il diametro esterno di un tubo NPS 2 misura 2.375 pollici anziché i 2.000 pollici dichiarati.
Qual è la differenza tra la dimensione nominale di un tubo e il diametro effettivo?
La differenza tra la dimensione nominale e il diametro effettivo del tubo è la fonte di confusione più comune nell'approvvigionamento di tubi. Il sistema NPS (Nominal Point System) identifica la dimensione del tubo, mentre il diametro effettivo indica le sue dimensioni misurabili, sia esterna che interna. Un tubo da 1 pollice NPS misura 1.315 pollici all'esterno. Un tubo da 4 pollici NPS misura 4.500 pollici all'esterno. Il valore NPS non corrisponde mai a una dimensione effettiva per i diametri inferiori a NPS 14.
Come si converte NPS in DN?
La conversione da NPS a DN è semplice per le misure più comuni. Il valore NPS va moltiplicato per 25 e il risultato arrotondato al valore DN standard più vicino. NPS 1/2 corrisponde a DN 15. NPS 2 corrisponde a DN 50. NPS 4 corrisponde a DN 100. NPS 6 corrisponde a DN 150. Le misure NPS e DN corrispondenti condividono lo stesso diametro esterno, il che consente l'intercambiabilità dei raccordi. Per conversioni precise, fare riferimento alla tabella delle dimensioni dei tubi presente in questo articolo.
La dimensione nominale del tubo include lo spessore della parete?
Il sistema di dimensionamento nominale dei tubi definisce solo il diametro esterno dei tubi. La classificazione (schedule) determina lo spessore della parete, che comprende le classificazioni Schedule 40, 80, 160 e altre. Due tubi con lo stesso NPS (Nominal Pipe Size) ma con diverse classificazioni (schedule) hanno diametri esterni identici, ma spessori di parete, diametri interni e pressioni nominali differenti.
Qual è la differenza tra NPS e IPS?
In genere, per i tubi in acciaio industriali, le misure NPS (Nominal Pipe Size) e IPS (Iron Pipe Size) sono intercambiabili. IPS può riferirsi agli standard di filettatura anziché alle dimensioni del tubo. NPT (National Pipe Taper) è il tipo di filettatura che si abbina ai tubi NPS. La procedura d'ordine richiede di fornire informazioni sullo standard dimensionale e sullo standard di filettatura, utilizzando il seguente esempio: "Filettatura NPT NPS 2 Schedule 40".
Conclusione
Il concetto di dimensione nominale del tubo è l'aspetto più frainteso degli acquisti industriali, poiché determina tutti i componenti della progettazione del sistema di tubazioni. Il numero NPS funge da designazione e non da strumento di misurazione preciso. Il diametro esterno di un tubo da 2 pollici misura 2.375 pollici. Tutti i tubi con la stessa dimensione nominale condividono lo stesso diametro esterno, mentre lo schedule determina lo spessore della parete, il diametro interno e la capacità di pressione.
Il sistema di standard internazionali richiede la conoscenza sia di NPS che di DN, poiché questi due sistemi creano standard di misurazione differenti. Una corretta misurazione del diametro esterno (OD) sul campo previene errori in fase di ordinazione, in quanto marcature poco chiare possono generare confusione. Il sistema di dimensionamento di tubi e condotti richiede approcci diversi, che vi aiuteranno a evitare costosi errori di montaggio.
La tabella delle dimensioni dei tubi presente in questo articolo dovrebbe diventare il vostro segnalibro prima del prossimo processo di approvvigionamento. Dovete verificare il diametro esterno e confermare la sezione, controllando se le vostre specifiche richiedono un tubo o una tubazione. Queste tre verifiche richiedono meno di un minuto e vi eviteranno il tipo di errore che è costato a Raj Patel 800 euro e due settimane.
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