Os tubos podem ser divididos em tubos metálicos e tubos não metálicos. Os tubos metálicos são ainda subdivididos em tipos ferrosos e não ferrosos. Os metais ferrosos são compostos principalmente de ferro, enquanto os metais não ferrosos não são compostos de ferro. Tubos de aço carbono, tubos de aço inoxidável, tubos de cromo molibdênio e tubos de ferro fundido são todos tubos de metal ferroso com ferro como componente principal. Tubos de níquel e liga de níquel, bem como tubos de cobre, são tubos não ferrosos. Tubos de plástico, tubos de concreto, tubos revestidos de plástico, tubos revestidos de vidro, tubos revestidos de concreto e outros tubos especiais que podem ser usados ​​para fins especiais são chamados de tubos não metálicos. Os tubos de metal ferroso são os tubos mais amplamente usados ​​na indústria de energia; tubos de aço carbono são usados ​​extensivamente. As normas ASTM e ASME regem uma variedade de tubos e materiais de tubulação usados ​​na indústria de processo.
O aço carbono é o aço mais utilizado na indústria, respondendo por mais de 90% da produção total de aço. Com base no teor de carbono, os aços carbono são divididos em três categorias:
Em aços ligados, diferentes proporções de elementos de liga são usadas para atingir propriedades desejadas (melhoradas), como soldabilidade, ductilidade, usinabilidade, resistência, temperabilidade e resistência à corrosão, etc. Alguns dos elementos de liga mais comumente usados ​​e suas funções são os seguintes:
O aço inoxidável é um aço de liga com um teor de cromo de 10,5% (mínimo). O aço inoxidável exibe extraordinária resistência à corrosão devido à formação de uma camada muito fina de Cr2O3 na superfície. Essa camada também é conhecida como camada passiva. Aumentar a quantidade de cromo aumentará ainda mais a resistência à corrosão do material. Além do cromo, níquel e molibdênio são adicionados para conferir propriedades desejadas (ou aprimoradas). O aço inoxidável também contém quantidades variáveis ​​de carbono, silício e manganês. O aço inoxidável é ainda classificado como:
Além dos graus acima, alguns graus avançados (ou graus especiais) de aços inoxidáveis ​​também usados ​​na indústria são:
Aços para ferramentas têm alto teor de carbono (0,5% a 1,5%). Maior teor de carbono proporciona maior dureza e resistência. Esse aço é usado principalmente para fazer ferramentas e moldes. Os aços para ferramentas contêm quantidades variadas de tungstênio, cobalto, molibdênio e vanádio para aumentar a resistência ao calor e ao desgaste do metal, bem como sua durabilidade. Isso torna o aço para ferramentas ideal para ferramentas de corte e perfuração.
Esses tubos são amplamente utilizados na indústria de processos. As designações ASTM e ASME para tubos parecem diferentes, mas os tipos de materiais são os mesmos. Por exemplo:
A composição e as propriedades do material nos códigos ASME e ASTM são idênticas, exceto pelo nome. A resistência à tração do ASTM A 106 Gr A é de 330 Mpa, do ASTM A 106 Gr B é de 415 Mpa e do ASTM A 106 Gr C é de 485 Mpa. O tubo de aço carbono mais comumente usado é o ASTM A 106 Gr B. Há uma alternativa ao ASTM A 106 Gr A de 330 Mpa, o ASTM A 53 (galvanizado por imersão a quente ou tubo de linha), que também é uma classe amplamente usada em tubos de aço carbono para tubos. O tubo ASTM A 53 está disponível em duas classes:
O tubo ASTM A 53 é dividido em três tipos: Tipo E (ERW - Soldado por Resistência), Tipo F (Soldado em Forno e Topo) e Tipo S (Sem Costura). No Tipo E, tanto o ASTM A 53 Gr A quanto o ASTM A 53 Gr B estão disponíveis. No Tipo F, apenas o ASTM A 53 Gr A está disponível, enquanto no Tipo S, o ASTM A 53 Gr A e o ASTM A 53 Gr B também estão disponíveis. A resistência à tração do tubo ASTM A 53 Gr A é semelhante à do ASTM A 106 Gr A a 330 Mpa. A resistência à tração do tubo ASTM A 53 Gr B é semelhante à do ASTM A 106 Gr B a 415 Mpa. Isso abrange tubos de aço carbono amplamente utilizados na indústria de processo.
Os tubos de aço inoxidável mais utilizados na indústria de processamento são chamados de aços inoxidáveis ​​austeníticos. A característica essencial do aço inoxidável austenítico é que ele é não magnético ou paramagnético. Três especificações importantes para aços inoxidáveis ​​austeníticos são:
Há 18 graus nesta especificação, dos quais 304 L é o mais comumente usado. Uma categoria popular é 316 L devido à sua alta resistência à corrosão. ASTM A 312 (ASME SA 312) para tubos de 8 polegadas ou menos de diâmetro. O "L" junto com o grau indica que ele tem um baixo teor de carbono, o que melhora a soldabilidade do tipo de tubo.
Esta especificação se aplica a tubos soldados de grande diâmetro. As programações de tubulação abordadas nesta especificação são a Programação 5S e a Programação 10.
Soldabilidade de aços inoxidáveis ​​austeníticos – Aços inoxidáveis ​​austeníticos têm maior expansão térmica do que aços inoxidáveis ​​ferríticos ou martensíticos. Devido ao alto coeficiente de expansão térmica e baixa condutividade térmica do aço inoxidável austenítico, deformação ou empenamento pode ocorrer durante a soldagem. O aço inoxidável austenítico é propenso à solidificação e rachaduras por liquefação. Portanto, deve-se tomar o devido cuidado ao selecionar materiais de enchimento e processos de soldagem. A soldagem a arco submerso (SAW) não é recomendada quando são necessárias soldas de aço inoxidável totalmente austenítico ou com baixo teor de ferrita. A tabela (Apêndice 1) é um guia para selecionar o fio de enchimento ou eletrodo apropriado com base no material de base (para aços inoxidáveis ​​austeníticos).
A tubulação de cromo-molibdênio é adequada para linhas de serviço de alta temperatura porque a resistência à tração da tubulação de cromo-molibdênio permanece inalterada durante altas temperaturas. O tubo encontra aplicação em usinas de energia, trocadores de calor e similares. O tubo é ASTM A 335 em vários graus:
Tubos de ferro fundido são usados ​​para combate a incêndios, drenagem, esgoto, serviços pesados ​​(sob serviço pesado) – encanamento subterrâneo e outros serviços. Os tipos de tubos de ferro fundido são:
Tubos de ferro dúctil são usados ​​em tubulações subterrâneas para serviços de incêndio. Os tubos Dürr são duros devido à presença de silício. Esses tubos são usados ​​para serviços comerciais com ácido, pois o grau mostra resistência ao ácido comercial, e para tratamento de água que descarrega resíduos ácidos.
Nirmal Surendran Menon recebeu seu Bacharelado em Engenharia Mecânica pela Anna University, Tamil Nadu, Índia, em 2005, e seu Mestrado em Gestão de Projetos pela National University of Singapore, em 2010. Ele atua na indústria de petróleo/gás/petroquímica. Atualmente, trabalha como engenheiro de campo em um projeto de liquefação de GNL no sudoeste da Louisiana. Como parte da execução do projeto, seus interesses incluem limpeza de sistemas de tubulação e prevenção de perdas para instalações de liquefação de GNL.
Ashish é bacharel em engenharia e tem mais de 20 anos de amplo envolvimento em engenharia, garantia de qualidade/controle de qualidade, qualificação/monitoramento de fornecedores, aquisição, planejamento de recursos de inspeção, soldagem, fabricação, construção e subcontratação.
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