Introdução
Tubos de aço carbono Os tubos de aço carbono são um dos principais componentes de vários setores, e você pode encontrar vários tipos de tubos de aço carbono no mercado. São feitos principalmente de carbono e ferro, com pequenas quantidades de outros materiais. O teor de carbono é de 2,1% do peso total da liga.
As variações nos tubos de aço decorrem de diferenças na composição química, nos métodos de fabricação e nos padrões de classificação. Essas variações afetam o desempenho, a longevidade e a adequação a aplicações específicas.
Por isso, é essencial compreender os aspectos fundamentais do material dos tubos de aço carbono e o sistema de classificação que ajuda a definir seus usos e padrões específicos. Isso será útil para que engenheiros, fabricantes e proprietários de empresas tomem uma decisão informada no contexto industrial.
O que é tubo de aço carbono?
Os tubos de aço carbono (CS) ou tubos redondos são compostos principalmente de carbono e ferro. Essa é a pedra fundamental de sua notável resistência e capacidade de suportar pressão. Esses tubos de aço também contêm pequenas quantidades de outros materiais. Entre eles estão manganês, fósforo, cobre e silício, que ajudam a melhorar as propriedades mecânicas.
Principalmente, o teor de carbono nos tubos de aço carbono varia de 0,02% a 2,1% do peso total da liga. Quando o ferro e o carbono se combinam, seus átomos formam uma microestrutura composta de fases. O arranjo específico depende do teor de carbono do ferro e de seu histórico térmico. Portanto, as propriedades variam de acordo com a quantidade de carbono adicionada durante a fabricação. Além disso, elas podem ser alteradas por meio de processos de tratamento térmico, como têmpera, recozimento e normalização. Essas propriedades incluem espessura da parede, resistência à tração e dureza.
Mais carbono aumenta a resistência e a dureza, mas pode reduzir a flexibilidade e a soldabilidade do tubo. Em comparação, um baixo teor de carbono significa menor resistência.
Devido à sua relação custo-benefício, os tubos de aço carbono são amplamente utilizados no setor. Eles variam de pequenas peças automotivas a suportes estruturais extensos.
Tipos de tubos de aço carbono
Há diferentes tipos de tubos de aço carbono classificados de acordo com duas categorias principais:
- a quantidade de conteúdo de carbono
- o método de fabricação.
Eles são projetados sob condições específicas que produzem um equilíbrio ideal de propriedades mecânicas para aplicações específicas. Vamos discutir esses tipos em detalhes.
Classificação por teor de carbono
- Tubos de aço com baixo teor de carbono
Nos tubos de aço de baixo carbono (também conhecidos como aço doce), o teor de carbono varia de 0,05% a 0,25%. Eles são tubos comumente usados em várias aplicações devido à sua resistência e ductilidade. Além disso, eles são trabalhados a quente ou a frio e podem ser facilmente formados e soldados. No entanto, devido ao seu teor de carbono relativamente baixo, eles apresentam menor resistência.
Os tubos comuns de aço com baixo teor de carbono usados na fabricação incluem: Q235, ASTM A36, ASTM A53, ASTM A106, aço #20, AISI 1020, S235 e C22E.
Eles são usados principalmente em aplicações como peças de automóveis, suporte estrutural e aplicações de fluidos de baixa pressão.
- Tubos de aço de médio carbono
O teor de carbono dos tubos de aço de médio carbono varia de 0,31% a 0,6%. Eles oferecem alta resistência e dureza. No entanto, possuem resistência e ductilidade comparativamente baixas; ainda assim, suas propriedades mecânicas podem ser aprimoradas por meio de têmpera e tratamento térmico.
Alguns exemplos de tipos de aço usados em aço de médio carbono incluem o aço #45, o AISI 1045 e o C45E. Suas aplicações incluem projetos de construção e peças automotivas e mecânicas, como eixos, estruturas e sistemas de exaustão.
- Tubos de aço com alto teor de carbono
Esses tubos de aço de alto carbono têm um teor de carbono de 0,6% a 2,11%. São tubos de altíssima resistência com baixa ductilidade e tenacidade. Além disso, não podem ser soldados facilmente. Para o processo de soldagem, esses tubos devem ser submetidos a um programa detalhado de tratamento térmico que é integrado ao processo de soldagem.
Os tipos de aço com alto teor de carbono usados com frequência incluem o aço #65, 65Mn, AISI 1065, T8 e T8A, T10 e T10A, AISI W1 e W2, C60E e C80U. São comuns em ferramentas de corte, molas e peças de maquinário para serviços pesados.
Classificação por método de fabricação
Tubos sem costura de aço carbono
Os tubos sem costura são produzidos sem juntas soldadas, normalmente perfurando um tarugo de aço sólido e formando-o por meio de laminação a quente ou a frio. Esse processo produz tubos com força consistente e maior resistência a flutuações de pressão e temperatura.
- Tubos de aço carbono laminados a quente: Isso envolve aquecimento. Nesse método, o tarugo de aço é aquecido a cerca de 1.000°C e, em seguida, laminado no formato de tubo desejado. Esse método garante a uniformidade e a durabilidade do produto final. O diâmetro externo resultante desses tubos é superior a 32 mm, enquanto a espessura da parede varia de 2,5 mm a 75 mm. Esses tubos são usados para tubulações de aço de baixa pressão a alta pressão.
- Tubos de aço carbono laminados a frio: Esses tubos são fabricados com a redução gradual da espessura e da largura do aço por meio de uma série de rolos em temperatura ambiente ou em temperaturas ligeiramente elevadas. Após a laminação a frio, o aço passa por um recozimento. Isso o amolece e elimina as tensões internas causadas pela laminação. As etapas finais incluem a modelagem do aço nas dimensões necessárias. É por isso que o excesso de material é retirado e polido para obter um acabamento liso. Esse processo garante que o aço tenha o tamanho, a forma e a aparência desejados. Esse método resulta em alta precisão dimensional. Seu diâmetro externo pode chegar a 6 mm, enquanto a espessura da parede pode chegar a 0,25 mm.
Tubos soldados de aço carbono
Esses tubos são formados pela laminação de chapas ou tiras de aço e pela soldagem da costura. Eles oferecem boa resistência. Mas é um pouco menor do que a do SSAW com as mesmas especificações. Seu custo de produção não é alto. São aplicáveis a configurações de baixa a média pressão. Além disso, são divididos em duas categorias, dependendo de seu método de produção, que são as seguintes:
- Tubos ERW de aço carbono (soldados por resistência elétrica): Os tubos ERW são fabricados por meio da formação de rolos de uma placa de aço e da soldagem das bordas usando solda por resistência elétrica. Eles têm detalhes complexos, uma costura uniforme e são econômicos. Além disso, são leves, projetados com precisão e estruturados adequadamente. São fornecidos em diferentes graus de material, como A, B, X42, X52 etc., e, dependendo de suas especificações, podem ser usados em aplicações de baixa a alta pressão, incluindo distribuição de água e gás.
- Tubos LSAW (Longitudinal Submerged Arc Welded) de aço carbono: Eles são fabricados dobrando placas de aço longitudinalmente e soldando a costura com solda de arco submerso. Isso resulta em tubos resistentes, de paredes grossas, de grande diâmetro, com acabamento sem costura e à prova de ferrugem. Eles são fortes, expansivos e usados em aplicações que incluem oleodutos e gasodutos onshore e offshore. Em suma, são aplicáveis quando são necessários alto desempenho, alta tolerância e forte suporte estrutural.
Tubos SSAW de aço carbono (soldados por arco submerso em espiral)
Os tubos SSAW são produzidos pelo enrolamento em espiral de tiras de aço em um formato tubular e, em seguida, pela soldagem da costura em espiral para formar um tubo sólido. Eles permitem a produção de tubos de maior diâmetro e têm alta resistência. Porém, nesse caso, o custo de produção aumenta um pouco. A aplicação inclui o transporte de água e gás, em que a flexibilidade de tamanho é importante.
Vantagens dos tubos de aço carbono
Os tubos de aço carbono, por serem cruciais em várias aplicações, apresentam várias vantagens, discutidas a seguir:
- Em primeiro lugar, eles possuem rigidez e resistência esperadas. É por isso que podem suportar condições de alta pressão e cargas pesadas. Por exemplo, eles são usados principalmente em aplicações de alto desempenho, como suporte estrutural, gasodutos e oleodutos, pontes e sistemas de transmissão.
- Eles servem como excelentes componentes resistentes à corrosão, pois podem suportar ambientes agressivos e exposição a produtos químicos. Entretanto, um revestimento protetor é fundamental, pois aumenta a resistência. É por isso que os tubos de aço podem ser facilmente usados em aplicações marítimas.
- Os tubos de aço carbono, sem dúvida, são bons condutores térmicos e elétricos. Devido a essas propriedades, eles podem ser usados em indústrias de energia.
- A facilidade de instalação é outra vantagem dos tubos de aço carbono. Eles geralmente são leves, o que os torna fáceis de transportar e facilita a instalação eficiente.
- Além disso, eles são econômicos. A razão para isso é a abundância de matérias-primas e a fabricação bem estabelecida. Isso resulta em baixos custos de material e de fabricação, o que leva ao seu custo-benefício.
- Devido aos muitos tipos de tubos de aço carbono disponíveis no mercado, eles podem ser usados em uma ampla gama de aplicações. Isso contribui para sua versatilidade.
- A reciclabilidade dos tubos de aço carbono pode ser obtida facilmente sem comprometer a integridade do material. Isso significa que eles são uma boa opção, ecologicamente correta,
Padrões e especificações do setor
| Padrão | Descrição | Área de aplicação | Principais recursos |
| ASTM A53 | Abrange tubos de aço preto, sem costura e soldados, com opção de revestimento de zinco a quente | Suporte estrutural, tubulação | tipos sem costura e com solda, soldáveis |
| ASTM A106 | As especificações para tubos de aço carbono sem costura são usadas em locais onde é comum a ocorrência de altas temperaturas. | Tubulações de alta temperatura | Alta força e resistência ao calor |
| API 5L | Define os requisitos para tubos de linha usados para transportar gás, óleo e água. | Dutos de petróleo e gás | Resistente à pressão, destinado ao transporte de fluidos |
| ASME B36.10 | Padroniza as dimensões e propriedades dos tubos de aço forjado com e sem costura. | Usos mecânicos e estruturais | Define as dimensões e os pesos dos tubos |
| DIN 2448 | Diretriz europeia para fabricação e teste de tubos de aço sem costura. | Sistemas de caldeiras e tubulações industriais | Abrange as dimensões e as condições de entrega |
| ISO 3183 | Padrão global para tubos de aço usados em sistemas de tubulação de petróleo e gás natural. | Transporte por dutos | Especifica os requisitos de fabricação e teste |
| BS EN 10216 | Padrão europeu com foco em tubos de aço sem costura destinados a aplicações em vasos de pressão. | Vasos de pressão e caldeiras | Abrange propriedades mecânicas e testes |
Essas normas garantem que os tubos de aço carbono atendam aos requisitos de qualidade, segurança e desempenho de vários setores em todo o mundo. Cada norma abrange dimensões de tubos, propriedades mecânicas, fabricação e protocolos de teste para atender a aplicações específicas.
Conclusão
Para concluir, os tubos de aço carbono são componentes essenciais em muitas aplicações industriais. Entre elas estão o transporte de gás e petróleo, suporte estrutural, sistemas de irrigação e muitas outras. Os tubos de aço carbono apresentam propriedades mecânicas diferentes, dependendo da quantidade de carbono adicionada durante a fabricação ou o tratamento térmico. Eles são classificados em duas categorias diferentes. Elas se baseiam na porcentagem do teor de carbono e nos métodos de fabricação, o que proporciona diversas variações. É importante entender as especificações e os padrões. Isso o ajudará a selecionar o tubo de aço carbono adequado que atenda às suas necessidades industriais e civis.