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Aços & Ligas | Aços e Ferros Fundidos | Aços para Tubos

2 - Tipos de tubos e de aços para tubos

As Tabelas 43 e 44 (149) mostram respectivamente os principais tipos e empregos de tubos e os tipos e empregos principais para tubos de pressão.

 

 

Tabela 43 – Principais tipos e empregos de tubos

 

Tipo

Empregos

Standard

Água residencial ou industrial, vapor, transmissão de óleo ou gás, linhas de serviço, usos estruturais.

Especial

Conduítes, tubos-estaca, tubos para niples etc.

Linhas de serviço

Transmissão de óleo ou gás, adutoras de água

Petróleo

Perfuração, tubulações, revestimento

Poços de água

Perfuração, revestimentos, tubos usinados e alargados.

Pressão

Para elevadas temperaturas ou para serviços sob pressão.

 

 

Tabela 44 – Tipos e empregos principais de tubos para pressão

                                     

                           Emprego     

Tipos

Caldeiras com tubulação de água

Tubos geradores, tubos de sobreaquecedores, tubos recuperadores, tubos de circulação, tubos de paredes de fornos.

Caldeiras flamo-tubulares

Tubos de fogo, tubos para sobreaquecedores, tubos tirantes, etc.

Outros

Tubos de aquecimento de água de alimentação, tubos para destiladores de petróleo.

 

 

Esses tubos podem ser com costura ou sem costura e são do tipo padrão ou especial, com diâmetros que variam desde 1/8” (tubos para niples) ate 96” (tubos para linhas de serviço), espessura de paredes variáveis, dependendo do emprego, resistência normal ou ultra-resistentes, extremidades lisas, rosqueadas, expandidas ou frangeadas (dependendo igualmente da aplicação) e, em vários casos, galvanizados.

 

Para aplicações mais comuns, o aço para tubos é aço-carbono de baixo teor de carbono (de 0,10 a 0,25%), possuindo uma resistência à tração variando de 35 a 50 kgf/mm2 (340 a 490 MPa); no caso de aplicações de maior responsabilidade, usa-se aço de carbono médio, de 0,30 a 0,50%, com resistência à tração de 50 a 60 kgf/mm2 (490 a 590 MPa).

 

Os valores mais elevados de resistência mecânica são obtidos no estado encruado pelo estiramento (150).

 

Nota-se que a resistência à tração nos produtos tubulares de aço, provenientes do mesmo lingote, é maior nos tubos de menor diâmetro (151), devido à conformação mecânica mais intensa a que são submetidos.

 

A ABTN, pelas suas Especificações Brasileiras EB-193, de 1973, especifica respectivamente “Tubos de Aço de Precisão com Costura” e “Tubos de Aço de Precisão sem Costura”.

 

Pela EB-349, os tubos são fornecidos nos estados “trefilado duro”, “trefilado macio”, “recozido” e “normalizado”. A composição química varia da seguinte maneira:

 

C – 0,08% a 0,38%

 

Mn – 0,25% a 1,40%

 

Si – 0,10%  a 0,55%

 

P – 0,04% max.

 

S – 0,06% max.

 

Os valores das propriedades mecânicas variam dentro das seguintes faixas:

 

- no estado normalizado:

            - resistência à tração: 34 a 50 kgf/mm2 (330 a 490 MPa)

 

            - limite de escoamento: 21 a 26 kgf/mm2 (210 a 260 MPa)

           

- alongamento: 26 a 20%

 

 

- no estado trefilado duro:

            - resistência à tração: 42 a 60 kgf/mm2 (410 a 590)

 

            - alongamento: 6 a 4%

 

- no estado trefilado macio:

            - resistência à tração: 36 a 55 kgf/mm2 (350 a 540 MPa)

 

            - alongamento: 10 a 6%

 

- no estado recozido:

 

            - resistência à tração: 32 a 40 kgf/mm2 (310 a 390 MPa)

 

            - alongamento: 28 a 24%

 

Pela EB-193, os tubos são  fornecidos, igualmente, nos estados “trefilado duro”, “trefilado macio”, “recozido” e “normalizado”. A composição química varia da seguinte maneira:

 

C – 0,08% a 0,38%

                                                 

Mn – 0,25% a 1,40%

 

Si – 0,10%  a 0,55%

 

P – 0,04% max.

 

S – 0,05% max.

 

As propriedades mecânicas, de acordo com os estados, variam como se segue:

 

- no estado normalizado:

 

- resistência à tração: 35 a 65 kgf/mm2 (340 a 640 MPa)

 

            - limite de escoamento: 24 a 36 kgf/mm2 (240 a 350 MPa)

           

- alongamento: 25 a 17%

 

 

- no estado trefilado duro:

            - resistência à tração: 45 a 65 kgf/mm2 (440 a 640)

 

            - alongamento: 6 a 4%

 

- no estado trefilado macio:

            - resistência à tração: 38 a 55 kgf/mm2 (370 a 540 MPa)

 

            - alongamento: 10 a 6%

 

- no estado recozido:

 

            - resistência à tração: 32 a 50 kgf/mm2 (310 a 490 MPa)

 

            - alongamento: 28 a 18%

 

 

No caso de se desejar tubos para aplicações a elevadas temperaturas (que exijam resistência à fluência) ou para aplicações que exijam resistência à corrosão e à oxidação, usam-se aços-liga. No caso de se desejar resistência ao calor e à fluência, adiciona-se molibdênio ou molibdênio e cromo em pequenos teores (150). Aumentando-se o teor de cromo, melhora-se a resistência à corrosão do tubo.

 

Para serviços a altas temperaturas, em aplicações tais como de fornos e fornalhas, radiadores, para indústrias químicas e de refino de petróleo, em caldeiras, aquecedores de diversos tipos e aplicações similares, há uma variedade grande de tipos de aços, todos apresentando como elementos de liga principais o cromo e o molibdênio, por possuírem os efeitos seguintes:

 

- o cromo melhora a resistência à oxidação e à corrosão, além de aumentar ligeiramente o limite de escoamento, a resistência à tração e a dureza. Nesses produtos tubulares, o teor máximo encontrado de cromo é de 9%.

 

- o molibdênio melhora a resistência à fluência a elevadas temperaturas, mas não melhora a resistência à corrosão ou á oxidação. O teor máximo encontrado é de 1%.

 

Normalmente, os dois elementos considerados estão associados, como se pode verificar  pelo exame da Tabela 45 (152), que mostra alguns tipos de aços para tubos sem costura para serviço a alta pressão e temperatura. Como se vê, o carbono é mantido no máximo a 0,15% nos aços Cr-Mo e 0,20% nos aços C-Mo.

 

As propriedades mecânicas típicas desses aços à temperatura ambiente estão representadas na Tabela 46. Os resultados indicados provêm das médias de ensaios de tubos.

 

Na indústria automobilística, os produtos tubulares são os de baixo carbono (0,05 a 0,15%), do tipo com costura, no estado recozido, apresentando limite de resistência à tração da ordem de 30 kgf/mm2 (290 MPa), com alongamento medido em 50 mm de 14 a 40%.

 

São empregados igualmente tubos de carbono médio, 0,30 a 0,40% de carbono, com 0,35 a 0,65% de manganês e níquel variando de 2,75 a 3,50%, com limite de escoamento de 50 kgf/mm2 (490 MPa) e limite de resistência à tração de 70 kgf/mm2 (690 MPa).

 

A Tabela 47 (144) apresenta algumas composições e propriedades mecânicas, de acordo com a ASTM e a API (“American Petroleum Institute”).

 

 

Tabela 45 – Composição química de aços-liga para produtos tubulares resistentes ao calor

 

Tipo de liga

C     (%)

Mn   (%)

S      (%) max.

P      (%) max.

Si     (%)

Cr    (%)

Mo   (%)

0,5 Mo

0,10-0,20

0,30-0,80

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