Schedule 40 vs Schedule 80

I tubi Schedule 80 hanno pareti più spesse, una maggiore capacità di pressione e una migliore resistenza meccanica rispetto agli Schedule 40 a parità di dimensioni nominali, il che rende gli Schedule 80 la scelta più sicura nei casi in cui la pressione interna, l'abuso meccanico, l'esposizione agli agenti chimici o la possibilità di corrosione sono importanti - ma gli Schedule 40 sono più leggeri, di solito meno costosi e spesso la scelta corretta per l'impianto idraulico di routine a bassa pressione, il drenaggio e molti sistemi di irrigazione. La scelta va fatta in base alla pressione di esercizio, alla temperatura, alla compatibilità chimica, alle esigenze idrauliche (diametro interno), ai requisiti di legge e al budget.

Cosa significa "programma" e da dove deriva

Il termine "programma" nelle tubazioni identifica uno spessore di parete standardizzato per una dimensione nominale del tubo (NPS). Il numero di schedatura (ad esempio, 5, 10, 40, 80, 160) è semplicemente un indice - numero di schedatura più alto = parete più spessa per un determinato NPS - ed esiste affinché i produttori e gli ingegneri abbiano un riferimento comune per le dimensioni e la capacità meccanica. Questo sistema di classificazione per i tubi in acciaio è codificato negli standard dimensionali ASME/ANSI ed è ampiamente applicato ai tubi metallici e non metallici per il dimensionamento e la classificazione della pressione.

Perché questo è importante in parole povere: Le pareti più spesse aumentano la resistenza alla pressione e la rigidità, ma riducono il foro interno (ID) a parità di diametro esterno (OD), il che influisce sulla portata e sul peso della corsa.

Materiali che utilizzano comunemente i numeri "Schedule

I numeri di schedatura si applicano a più materiali di tubi, ma le loro implicazioni variano a seconda del materiale:

• Acciaio al carbonio e acciaio inossidabile saldato/senza saldatura - I numeri di programma sono standardizzati dalla norma ASME B36.10/36.19 (dimensioni e pesi). La tabella determina lo spessore delle pareti utilizzato per i calcoli della pressione ingegneristica.

• Tubi in PVC e CPVC - I produttori utilizzano le stesse etichette (Schedule 40, 80) e le norme ASTM D1785 / ASTM F441 definiscono dimensioni e prestazioni per molti formati; tuttavia, il comportamento alla temperatura, all'esposizione chimica e allo scorrimento a lungo termine è diverso da quello del metallo.

• Altri materiali (HDPE, ghisa duttile, ecc.) utilizzano in genere sistemi di classificazione diversi (ad esempio, DR, PN o classe) e non utilizzano la nomenclatura ANSI/ASME "schedule" nella pratica tipica.

Differenza fisica: spessore della parete e diametro interno

La differenza tra Schedule 40 e Schedule 80 è la seguente spessore della parete. A parità di dimensioni nominali del tubo (NPS), lo Schedule 80 ha uno spessore minimo della parete maggiore rispetto allo Schedule 40. Poiché nelle tabelle standard la OD è fissata per la NPS, una parete più spessa riduce la diametro interno (ID). La riduzione dell'ID influisce sulla capacità di flusso, sulla perdita di attrito e sulla velocità, oltre ad aumentare leggermente il peso e il costo per metro.

Riassunto delle conseguenze pratiche:

• Forza: Sch 80 > Sch 40 (pressione di scoppio e di esercizio più elevata per Sch 80, a parità di condizioni).

• Flusso: Sch 40 ID > Sch 80 ID → Sch 40 offre una perdita di carico leggermente inferiore a parità di portata.

• Peso/costo: Sch 80 più pesante e più costoso per piede.

• Raccordi: Non tutti i raccordi sono intercambiabili (spessori di parete diversi possono interessare i raccordi a bicchiere, i raccordi a saldare con solvente e gli accoppiamenti meccanici).

Dimensioni: valori tipici e una tabella comparativa compatta

Di seguito è riportata una breve tabella tecnica con le dimensioni NPS comunemente utilizzate per illustrare la differenza dimensionale. I valori di OD sono fissi secondo lo standard NPS; i numeri di spessore delle pareti utilizzati sono i minimi comunemente adottati (tabelle ASME/ANSI) e il diametro interno è calcolato come ID = OD - 2 × spessore della parete. Tutte le dimensioni corrispondono alle tabelle ASME/ANSI e alle tabelle industriali.

(ID calcolato dai valori di OD e spessore della parete indicati - fonte: Tabelle ASME/ANSI/industriali).

Note sulla tabella: il diametro esterno indicato è il diametro esterno standard per la dimensione nominale; lo spessore della parete varia con il programma, mentre il diametro esterno rimane costante per quella dimensione nominale. Questi numeri tipici sono utilizzati nei calcoli di progettazione e di sollecitazione/rottura dei tubi e sono utilizzati da fabbricanti, fornitori e ingegneri come dati di riferimento.

Valori di pressione ed effetti della temperatura (norme e sicurezza)

La capacità di pressione dipende dal materiale, dallo spessore della parete (programma), dalla qualità di produzione e dalla temperatura. Per tubo metallicoI valori di pressione sono calcolati in base alle equazioni di progetto (codici ASME B31.x e sollecitazioni ammissibili del materiale) e sono funzione della resistenza allo snervamento/alla trazione e dello spessore della parete. Per PVC/CPVCLa norma ASTM D1785 e le schede tecniche dei produttori specifici forniscono i valori di pressione e le pressioni di scoppio per le sezioni, generalmente indicati a una temperatura di riferimento (di solito 73°F / 23°C). È importante notare che i valori nominali dei tubi in plastica diminuiscono con l'aumentare della temperatura a causa del rammollimento e del creep del polimero; la maggior parte dei produttori presenta tabelle che indicano le pressioni di esercizio consentite in base alle dimensioni nominali, alla sezione e alla temperatura.

Principali risultati:

• Il tubo 80 offre una pressione di esercizio consentita più elevata rispetto al tubo 40 per diametri e materiali identici, grazie a pareti più spesse.

• Per il PVC, la pressione di esercizio nominale a temperatura ambiente (73°F / 23°C) è ricavata dalle tabelle ASTM/produttori e include un fattore di sicurezza; gli utenti devono consultare le schede di prestazione del produttore per i numeri esatti e per il declassamento a temperature elevate.

Effetti idraulici - flusso, velocità e perdite per attrito

Anche riduzioni modeste dell'ID modificano il comportamento idraulico:

• Capacità di flusso (Q) in un tubo circolare scala con il quadrato (area) del raggio interno; una piccola riduzione del diametro riduce l'area di flusso e aumenta la velocità a parità di portata volumetrica.

• Perdita della testa (Darcy-Weisbach) dipende dalla velocità al quadrato e dal fattore di attrito: un ID più piccolo per un flusso fisso aumenta le perdite per attrito, a volte in modo significativo su lunghe tratte.

• Dimensionamento della pompa deve tener conto della decisione relativa al programma. Ad esempio, l'ID Sch 80 da 4" è ~3,826" contro l'ID Sch 40 ~4,026"; questa riduzione di diametro di ~5% si traduce in una riduzione di ~10% della sezione trasversale, con un aumento comparabile della perdita di carico a parità di portata.

Suggerimento per il design: per tubazioni lunghe con portate elevate, la leggera penalizzazione idraulica dello Sch 80 può superare i vantaggi meccanici; per brevi segmenti in pressione o per tubazioni per servizi pericolosi, lo spessore di parete aggiuntivo può essere giustificato.

Considerazioni meccaniche e di durata

Scegliere Sch 80 quando l'applicazione include uno o più dei seguenti elementi:

• Elevata pressione di esercizio continua vicino ai limiti del materiale.

• Temperatura elevata quando la resistenza del materiale o il creep del polimero sono un problema.

• Abuso meccanico (urti, usura, carichi ripetuti, vibrazioni) dove le pareti più spesse offrono resistenza.

• Minore tolleranza alla corrosione - se si prevede la corrosione, pareti più spesse prolungano la durata di vita prima del cedimento meccanico.

• Servizio critico per la sicurezza (ad esempio, aria compressa, tubazioni di processo con fluidi pericolosi) in cui è richiesta una certa cautela.

Scegliere Sch 40 quando:

• Le pressioni sono basse e regolate dalle norme edilizie/idrauliche per l'uso previsto.

• L'efficienza idraulica (massimizzazione dell'ID) è prioritaria.

• Esistono vincoli di peso, flessibilità o costo.

Esempio: Nei sistemi secondari degli impianti chimici, dove le tubazioni sono esposte a possibili danni meccanici, viene comunemente utilizzato il metallo Sch 80 o il PVC per garantire la resistenza e un maggiore fattore di sicurezza.

Installazione, accessori e compatibilità

Intercambiabilità: Per i sistemi metallici filettati, saldati o flangiati, le variazioni di programma sono importanti soprattutto per lo spessore delle pareti e la resistenza; i raccordi sono in genere prodotti in base al programma o alla classe. Per Raccordi in PVC/CPVC a saldare o a bicchiereUna presa Sch 80 può adattarsi perfettamente a un raccordo Sch 40 a causa delle differenze di spessore delle pareti e della geometria della presa. Per gli accoppiamenti meccanici, verificare gli intervalli di parete consentiti dal produttore.

Saldatura e fabbricazione: L'acciaio Sch 80 richiede smussi più spessi e parametri di saldatura diversi; per i sistemi saldati, assicurarsi che le specifiche della procedura di saldatura (WPS) siano scritte per lo spessore effettivo della parete e il grado del materiale.

Connessioni filettate: La lunghezza e la resistenza dell'innesto della filettatura variano con lo spessore della parete; nelle tubazioni filettate di piccolo diametro, lo Sch 80 può fornire una maggiore profondità effettiva della filettatura a seconda del design del raccordo.

Codice, standard e scrittura di specifiche di approvvigionamento

Quando si specificano le tubazioni negli ordini di acquisto e nei disegni tecnici, utilizzare entrambi la dimensione nominale e il programma e, se necessario, la norma e il codice del materiale, ad esempio:

• Per l'acciaio: "NPS 2, SCH 80, ASTM A53 Grado B, senza saldatura, normalizzato, estremità piana" e riferimento ASME B36.10M per le dimensioni.

• Per le tubazioni a pressione in PVC: "PVC Schedule 40 (ASTM D1785) SDR X, saldatura a solvente, pressione nominale secondo il produttore a 73°F" e allegare la scheda tecnica ASTM o del produttore.

Importante: codici come l'International Plumbing Code (IPC), l'ASME B31.1/B31.3 e i regolamenti edilizi locali spesso impongono combinazioni minime di programmazioni/materiali per determinati servizi; verificare sempre il codice locale.

Costo, peso e suggerimenti per l'approvvigionamento

• Costo del materiale: Il tubo Sch 80 costa in genere 10-40% in più rispetto al tubo Sch 40 per la stessa dimensione nominale, a seconda del diametro e del materiale (PVC o acciaio). La differenza di costo aumenta con il diametro, perché lo spessore della parete in più comporta una maggiore quantità di materiale per piede.

• Peso: Sch 80 è più pesante; considerare il design del supporto e i costi di spedizione.

• Tempi di consegna: Le dimensioni non comuni in Sch 80 (o in materiali esotici) possono avere tempi di consegna più lunghi. Ordinare con un anticipo sufficiente per la produzione.

• Acquistare in modo intelligente: chiedere ai fornitori i rapporti di prova certificati (MTR) per l'acciaio e la certificazione del prodotto per le materie plastiche; insistere affinché il fornitore fornisca le tabelle dimensionali e di pressione utilizzate per la selezione.

Matrice decisionale pratica: scegliere la Schedule 40 quando:

• L'impianto idraulico domestico ad acqua fredda, il drenaggio o l'irrigazione sono la funzione principale e le esigenze di pressione sono modeste.

• Il peso e il costo sono fondamentali e i fattori di sicurezza rientrano nelle specifiche.

• Le prestazioni idrauliche (ID) sono più importanti della robustezza meccanica.

Scegliere Schedule 80 quando:

• È richiesta una pressione di esercizio più elevata e una protezione meccanica.

• È prevista o possibile un'esposizione chimica o termica che riduce le sollecitazioni ammissibili.

• Il sistema è critico per la sicurezza o si trova in un ambiente industriale pesante.

Scenari brevi

Scenario A - Approvvigionamento idrico residenziale alla casa:
Per la tipica fornitura di acqua fredda potabile all'interno di un'abitazione, il CPVC/PVC Schedule 40 (dove consentito dal codice) o il rame/Stainless Sch 40 sono solitamente adeguati ed economici.

Scenario B - Distribuzione di aria compressa in officina:
L'aria compressa spesso trae vantaggio dallo Sch 80 a causa delle pressioni cicliche e del potenziale di affaticamento e di impatto; molte officine scelgono lo Sch 80 metallico o lo Sch 40 più grande a seconda del layout.

Scenario C - Linea di alimentazione chimica nell'impianto:
Se la concentrazione chimica e la temperatura riducono le sollecitazioni consentite, scegliere Sch 80 con compatibilità del materiale verificata, oppure scegliere un materiale con resistenza chimica superiore; consultare le tabelle di resistenza chimica e le tabelle di declassamento del produttore.

Tabelle e riferimenti tecnici rapidi (compatti)

Tabella A - Pro e contro a confronto

Tabella B - Quando specificare (lista di controllo rapida)

• Alta pressione (> classificazione Sch40 del produttore) → Sch 80

• Problemi di alta temperatura o di creep → Materiale di grado Sch 80 o superiore

• Lunghe percorrenze che richiedono un'elevata efficienza di flusso → considerare un tubo nominale Sch 40 o più grande

• Ambiente corrosivo con possibilità di corrosione limitata → Sch 80 o scegliere una lega resistente alla corrosione

Domande frequenti

D: Schedule 80 è sempre più resistente di Schedule 40?
A: A parità di materiale e di dimensioni nominali, sì - la Schedule 80 ha uno spessore minimo di parete maggiore e quindi pressioni teoriche di scoppio e di esercizio ammissibili più elevate; tuttavia, la resistenza dipende anche dal tipo di materiale e dalla qualità della fabbricazione (saldature, giunzioni).

D: Posso sostituire Schedule 40 con Schedule 80 o viceversa senza riprogettare?
A: La sostituzione di Sch 40 con Sch 80 aumenta generalmente il margine di sicurezza, ma è necessario verificare la compatibilità di raccordi, ganci e filettature o prese. La sostituzione di Sch 80 con Sch 40 richiede una revisione ingegneristica per garantire che i margini di pressione e di fatica rimangano accettabili.

D: I numeri di programma hanno lo stesso significato per il PVC e l'acciaio?
A: L'etichetta schedule viene utilizzata in modo simile come indice dello spessore della parete tra i vari materiali (PVC, CPVC, acciaio), ma il comportamento meccanico e termico varia a seconda del materiale. Consultare sempre gli standard ASTM/ASME e le tabelle dei produttori (ad esempio, ASTM D1785 per il PVC).

D: Un programma più elevato fa aumentare di molto i costi?
A: L'aumento dei costi è dovuto alla presenza di più materiale e di raccordi potenzialmente più pesanti. L'aumento percentuale dipende dalle dimensioni nominali e dal materiale: i diametri più grandi presentano differenze assolute e percentuali maggiori.

D: I raccordi sono uguali per Sch 40 e Sch 80?
A: Non sempre. I raccordi a bicchiere, i raccordi a saldare con solvente e alcuni accoppiamenti meccanici sono specifici per il programma; controllate la scheda tecnica del raccordo. Nei sistemi metallici flangiati, i valori nominali della flangia e le procedure di saldatura sono più importanti della sola tabella.

D6: In che modo la temperatura modifica la pressione ammissibile per il PVC Sch 40 e Sch 80?
A: La resistenza del polimero diminuisce con la temperatura, quindi la pressione di esercizio consentita è tipicamente ridotta a temperature elevate. Le tabelle dei produttori e di ASTM forniscono fattori di declassamento: consultatele per conoscere i numeri esatti.

D: Quale programma viene utilizzato nei sistemi antincendio a sprinkler?
A: Le tubazioni antincendio seguono in genere standard come l'NFPA e utilizzano le classi e gli schemi di tubazioni specificati in tali codici. I sistemi in acciaio al carbonio e rame seguono le dimensioni e le classi specificate dal codice; verificare la NFPA e il codice locale. (Consultare il codice locale).

D: In che modo le indennità di corrosione influiscono sulla scelta del programma?
A: Se si prevede la corrosione, pareti più spesse (Sch 80) offrono una maggiore possibilità di corrosione prima del cedimento strutturale, aumentando potenzialmente la vita utile. Tuttavia, la scelta di materiali o rivestimenti resistenti alla corrosione può risultare più conveniente rispetto al solo programma di upsizing.

D: I numeri di programma sono utilizzati a livello internazionale?
A: Il sistema di tabelle ANSI/ASME è ampiamente utilizzato in tutto il mondo, ma alcuni paesi e settori utilizzano denominazioni alternative (ad esempio, PN, Classe o SDR). Quando si lavora a livello internazionale, è necessario specificare sia il programma che le dimensioni effettive o un riferimento standard (ASME B36.10M, ASTM D1785).

D: Dove posso trovare i dati ufficiali sulle dimensioni e sulla pressione per la progettazione finale?
A: Le fonti primarie sono le norme e i produttori: ASME B36.10M / B36.19M per le dimensioni dei tubi metallici, ASTM D1785 (e schede tecniche del produttore) per il PVC/CPVC, e i bollettini tecnici dei produttori affidabili (ad esempio, Westlake, Charlotte Pipe) per le tabelle di pressione nominale a temperature definite. Per la progettazione finale, utilizzare sempre le tabelle certificate dal produttore.

Note finali e lista di controllo delle migliori pratiche

• Verificare sempre la selezione del programma con il codice applicabile e tabelle di pressione del produttore per la temperatura di esercizio e il fluido specifici.

• Per i servizi critici o pericolosi, scegliere il programma più elevato o il materiale con specifiche più elevate e documentare il margine di sicurezza nella relazione di progettazione.

• In caso di dubbio, chiedere al fornitore del tubo le schede tecniche certificate e richiedere i calcoli per confermare le pressioni di esercizio ammissibili alla temperatura di progetto.

Riferimenti autorevoli

• ASTM D1785 - Specifica standard per tubi di plastica in poli(cloruro di vinile) (PVC), scaglioni 40, 80 e 120
• Westlake Pipe - Informazioni di prodotto sui tubi a pressione in PVC ASTM D1785 Schedule 80 (bollettino delle dimensioni e della pressione del produttore)
• Charlotte Pipe - Schede tecniche per PVC/CPVC Schedule 40 e Schedule 80 (grafici di pressione/temperatura)