Os tubos podem ser divididos em tubos metálicos e tubos não metálicos. Os tubos metálicos são subdivididos em ferrosos e não ferrosos. Os metais ferrosos são compostos principalmente de ferro, enquanto os metais não ferrosos não contêm 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 principal componente. Tubos de níquel e ligas de níquel, assim 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 específicos são chamados de tubos não metálicos. Os tubos de metal ferroso são os mais utilizados na indústria de energia; os tubos de aço carbono são amplamente utilizados. As normas ASTM e ASME regem uma variedade de tubos e materiais de tubulação usados ​​na indústria de processos.
O aço carbono é o aço mais utilizado na indústria, representando 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 utilizadas para alcançar propriedades desejadas (ou melhoradas), como soldabilidade, ductilidade, usinabilidade, resistência, temperabilidade e resistência à corrosão, etc. Alguns dos elementos de liga mais comumente utilizados e suas funções são os seguintes:
O aço inoxidável é um aço-liga com um teor de cromo de 10,5% (mínimo). O aço inoxidável apresenta extraordinária resistência à corrosão devido à formação de uma camada muito fina de Cr₂O₃ na superfície. Essa camada também é conhecida como camada passiva. O aumento da quantidade de cromo melhora 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 das classes de aço inoxidável mencionadas acima, algumas classes avançadas (ou especiais) de aço inoxidável também utilizadas na indústria são:
Os aços para ferramentas possuem alto teor de carbono (0,5% a 1,5%). Um teor de carbono mais elevado proporciona maior dureza e resistência. Este aço é utilizado principalmente na fabricação de ferramentas e moldes. Os aços para ferramentas contêm quantidades variáveis ​​de tungstênio, cobalto, molibdênio e vanádio para aumentar a resistência ao calor e ao desgaste, bem como a durabilidade do metal. Isso torna o aço para ferramentas ideal para corte e perfuração.
Esses tubos são amplamente utilizados na indústria de processos. As designações ASTM e ASME para tubos têm aparências diferentes, mas as classes de materiais são as mesmas. Exemplo:
A composição e as propriedades dos materiais nos códigos ASME e ASTM são idênticas, exceto pela nomenclatura. A resistência à tração do ASTM A 106 Gr A é de 330 MPa, a do ASTM A 106 Gr B é de 415 MPa e a 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. Existe uma alternativa ao ASTM A 106 Gr A de 330 MPa, o ASTM A 53 (galvanizado a quente ou tubo de linha), que também é uma classe amplamente utilizada em tubos de aço carbono. 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 de Topo) e Tipo S (Sem Costura). No Tipo E, estão disponíveis tanto o ASTM A 53 Gr A quanto o ASTM A 53 Gr B. No Tipo F, está disponível apenas o ASTM A 53 Gr A, enquanto no Tipo S, estão disponíveis tanto o ASTM A 53 Gr A quanto o ASTM A 53 Gr B. A resistência à tração do tubo ASTM A 53 Gr A é semelhante à do ASTM A 106 Gr A, em 330 MPa. A resistência à tração do tubo ASTM A 53 Gr B é semelhante à do ASTM A 106 Gr B, em 415 MPa. Isso abrange tubos de aço carbono amplamente utilizados na indústria de processos.
Os tubos de aço inoxidável mais utilizados na indústria de processamento são chamados de aços inoxidáveis ​​austeníticos. A principal característica do aço inoxidável austenítico é ser não magnético ou paramagnético. Três especificações importantes para os aços inoxidáveis ​​austeníticos são:
Existem 18 classes nesta especificação, sendo a 304L a mais comum. Uma categoria popular é a 316L devido à sua alta resistência à corrosão. A norma ASTM A 312 (ASME SA 312) é utilizada para tubos com diâmetro de 8 polegadas ou menos. O "L" junto à classe indica um baixo teor de carbono, o que melhora a soldabilidade do tubo.
Esta especificação aplica-se a tubos soldados de grande diâmetro. As classes de espessura de tubulação abrangidas por esta especificação são a Classe 5S e a Classe 10.
Soldabilidade de Aços Inoxidáveis ​​Austeníticos – Os aços inoxidáveis ​​austeníticos possuem maior expansão térmica do que os aços inoxidáveis ​​ferríticos ou martensíticos. Devido ao alto coeficiente de expansão térmica e à baixa condutividade térmica do aço inoxidável austenítico, podem ocorrer deformações ou empenamentos durante a soldagem. O aço inoxidável austenítico é propenso a fissuras por solidificação e liquefação. Portanto, deve-se ter o devido cuidado ao selecionar os materiais de adição e os processos de soldagem. A soldagem por arco submerso (SAW) não é recomendada quando se necessita de soldas em aço inoxidável totalmente austenítico ou com baixo teor de ferrita. A tabela (Apêndice 1) serve como guia para a seleção do arame ou eletrodo de adição apropriado com base no material base (para aços inoxidáveis ​​austeníticos).
Os tubos de cromo-molibdênio são adequados para linhas de serviço em altas temperaturas, pois sua resistência à tração permanece inalterada mesmo sob altas temperaturas. Esses tubos são utilizados em usinas de energia, trocadores de calor e similares. Estão disponíveis em diversas classes de acordo com a norma ASTM A 335.
Tubos de ferro fundido são usados ​​para combate a incêndio, drenagem, esgoto, aplicações pesadas (sob carga pesada) – encanamento subterrâneo e outros serviços. Os tipos de tubos de ferro fundido são:
Tubos de ferro fundido dúctil são usados ​​em tubulações subterrâneas para sistemas de combate a incêndio. Os tubos Dürr são rígidos devido à presença de silício. Esses tubos são usados ​​em aplicações industriais com ácidos, pois o material apresenta resistência a esses ácidos, e também em estações de tratamento de água que efluentes ácidos.
Nirmal Surendran Menon formou-se em Engenharia Mecânica pela Universidade Anna, Tamil Nadu, Índia, em 2005, e obteve um mestrado em Gestão de Projetos pela Universidade Nacional de Singapura em 2010. Atua na indústria de petróleo, gás e 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 a limpeza de sistemas de tubulação e a prevenção de perdas em instalações de liquefação de GNL.
Ashish é bacharel em engenharia e possui mais de 20 anos de vasta experiência em engenharia, garantia e controle de qualidade, qualificação e monitoramento de fornecedores, compras, planejamento de recursos de inspeção, soldagem, fabricação, construção e subcontratação.
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