22/04/2013 4
CONTEÚDO
Conceitos fundamentais;
Principais códigos e normas;
Tipos de tubos e emprego de tubulações industriais;
Materiais de construção;
Acessórios de tubulações industriais;
Traçado, detalhamento e desenho;
Fabricação e montagem;
Manutenção e Inspeção.
Tubulações Industriais
22/04/2013 5
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
Tubulações Industriais: Materiais, Projeto e Montagem; Silva Telles, P.C.; Livros
Técnicos Científicos – LTC;
Tubulações Industriais: Cálculo; Silva Telles, P.C.; Livros Técnicos Científicos – LTC;
Tabelas e Gráficos para Projeto de Tubulações; Silva Teles, P.C., Paula Barros, D.G.;
Interciência;
ASME B31.3, Process Piping; American Society for Mechanical Engineers.
http://www.pipesystem.com.br/Artigos_Tecnicos/Tubos_Aco/Normas_Tubos/normas_t
ubos.html
Tubulações Industriais
22/04/2013 7
Tubulações Industriais
MANGUEIRAS (hose) =
condutores comumente
controlados/regidos pelo
diâmetro interno (D.I.).
TUBO (tube) =
condutores comumente
controlados/regidos pelo
diâmetro externo (D.E.).
CANO (pipe) =
condutores comumente
controlados/regidos pelo
diâmetro da linha neutra
(D.N.).
22/04/2013 9
Tubos: são dutos fechados destinados ao transporte de fluidos, e
geralmente são de seção circular.
Tubulação: é o termo genérico, usado para denominar um conjunto de
tubos e seus acessórios, também chamado de sistema de escoamento.
Primeiros tubos metálicos feitos de chumbo antes da era Cristã;
A primeira produção de tubos de ferro fundido começou na Europa
Central no século XV;
Produção em escala comercial em 1886 com a patente dos irmãos
Mannesmann;
Atualmente inúmeros estudos para fabricação de tubos em
compósitos e/ou ligas poliméricas.
Tubulações Industriais
22/04/2013 10
Nas indústrias de processo as tubulações representam 15 a 20 % do custo total da instalação;
As válvulas representam 8% do custo total da instalação;
A montagem das tubulações representa 45 a 50% do custo total da montagem;
O projeto das tubulações representa 20% do custo total do projeto;
Encanadores, soldadores e caldeireiros, são dentre os profissionais mais requisitados e mas remunerados no mercado (fonte FOLHA de São Paulo – pesquisa salarial).
Tubulações Industriais
22/04/2013 11
Aplicações:
Distribuição de vapor para potência e/ou para aquecimento;
Distribuição de água potável ou de processos industriais;
Distribuição de óleos combustíveis ou lubrificantes;
Distribuição de ar comprimido;
Distribuição de gases e/ou líquidos industriais
Transporte/distribuição de fluidos diversos.
Tubulações Industriais
22/04/2013 12
Tubulações dentro de
Instalações Industriais
Tubulações fora de
Instalações Industriais
Tubulações de Processo
Tubulações de Utilidades
Tubulações de Instrumentação
Tubulações de Transmissão hidráulica
Tubulações de Drenagem
Tubulações de Transporte
Tubulações de Distribuição
Adução
Transporte
Drenagem
Distribuição
Coleta
Classificação Quanto Ao Emprego:
Tubulações Industriais
22/04/2013 13
Tubulações Industriais
Tubulações de Processo
Constituem a finalidade básica da indústria, cuja atividade principal é o
processamento, a armazenagem ou a distribuição de fluidos. Exemplos:
tubulações de óleo em refinarias, tubulações de produtos químicos em
indústrias químicas etc.
Tubulações de Utilidades
Tubulações de fluídos auxiliares nas indústrias e também as tubulações em
geral que se dedicam a outras atividades. Podem servir não só ao
funcionamento da indústria (sistema de refrigeração, aquecimento etc.) como
também a outras finalidades normais ou eventuais (manutenção,
limpeza,combate a incêndio etc.) Costumam ainda constituir redes de utilidades
aquelas aplicadas em água doce, água salgada, vapor e ar comprimido nas
industrias em geral
Tubulações Instaladas Dentro de Instalações Industriais:
22/04/2013 14
Tubulações Industriais
Tubulações de Instrumentação
Tubulações para a transmissão de sinais de ar comprimido para as válvulas de
controle e instrumentos automáticos.
Tubulações de Transmissão Hidráulicas
Tubulações de transmissão hidráulica sob pressão para os comandos e
servomecanismos hidráulicos
Tubulações de Drenagem
Redes encarregadas de coletar e conduzir ao destino conveniente os diversos
efluentes fluídos de uma instalação industrial.
22/04/2013 15
Tubulações Industriais
Tubulações de Transporte
Troncos empregados para o transporte de líquidos e de gases a longas
distâncias fora da instalação industrial.
Exemplos: adutoras de água, oleodutos e gasodutos.
Tubulações de Distribuição
Redes ramificadas fora das instalações industriais.
Exemplo: água, vapor etc.
Tubulações Instaladas Fora de Instalações Industriais:
22/04/2013 16
Consiste De Várias Seções Publicadas Individualmente:
B31.1 – Power Piping: Tubulações tipicamente encontradas em plantas de
geração de energia elétrica;
B31.2 – Fuel Gas Piping: Norma Extinta;
B31.3 – Process Piping: Tubulações tipicamente encontradas em plantas de
processamento de petróleo, de produtos químicos, farmacêuticos, têxteis,
celulose, etc;
B31.4 – Pipeline Transportation Systems for Liquid Hydrocarbons and Other
Liquids;
B31.5 – Refrigeration Piping;
B31.8 – Gas Transportation and Distribution Piping Systems;
B31.9 – Building Services Piping;
B31.11 – Slurry Transportation Piping Systems.
Tubulações Industriais
22/04/2013 17
ASME B31.3 - Process Piping
Esta seção inclui:
a) Referencias para especificações de
materiais aceitáveis
b) Requisitos para projeto de componentes e
acessórios;
c) Requisitos e dados para avaliação de
limitações de tensões, reações e
movimentos;
d) Guia para seleção de materiais;
e) Requisitos de fabricação e montagem;
f) Requisitos para inspeção e testes.
Tubulações Industriais
22/04/2013 18
Organização do Código (Capítulos) ASME B31.3 - Process Piping:
I. Scope and Definitions;
II. Design;
III. Materials;
IV. Standard for Piping Components;
V. Fabrication, Assembling and Erection;
VI. Inspection, Examination and Tests;
VII. Nonmetallic Piping and Piping Lined With Nonmetals;
VIII. Piping for Categories of Fluid Service (M) & (MA)
IX. High Pressure Piping (K)
Tubulações Industriais
22/04/2013 21
Critérios para Seleção de Materiais.
1. Resistência mecânica;
2. Resistência química;
3. Resistência térmica;
4. Trabalhabilidade (conformabilidade);
5. Transporte;
6. Fabricação/disponibilidade;
7. Custo.
Tubulações Industriais
22/04/2013 22
(b)
(a) Corpo de prova padrão antes e após tração, mostrando o comprimento
de medição original e final.
(b) Máquina de tração típica.
Propriedades Mecânicas
Tubulações Industriais
22/04/2013 26
TABLE 2.2 Mechanical Properties of Various Materials at Room Temperature
Metals (Wrought) E (GPa) Y (MPa) UTS (MPa)
Elongation
in 50 mm
(%)Aluminum and its alloys
Copper and its alloys
Lead and its alloys
Magnesium and its alloys
Molybdenum and its alloys
Nickel and its alloys
Steels
Titanium and its alloys
Tungsten and its alloys
69–79
105–150
14
41–45
330–360
180–214
190–200
80–130
350–400
35–550
76–1100
14
130–305
80–2070
105–1200
205–1725
344–1380
550–690
90–600
140–1310
20–55
240–380
90–2340
345–1450
415–1750
415–1450
620–760
45–4
65–3
50–9
21–5
40–30
60–5
65–2
25–7
0
Nonmetallic materialsCeramics
DiamondGlass and porcelain
Rubbers
ThermoplasticsThermoplastics, reinforced
Thermosets
Boron fibers
Carbon fibers
Glass fibers
Kevlar fibers
70–1000
820–105070-80
0.01–0.1
1.4–3.42–50
3.5–17
380
275–415
73–85
62–117
—
——
—
——
—
—
—
—
—
140–2600
—140
—
7–8020–120
35–170
3500
2000–3000
3500–4600
2800
0
——
—
1000–510–1
0
0
0
0
0
Note: In the upper table the lowest values for E, Y, and UTS and the highest values for elongation are for pure metals.
Multiply gigapascals (GPa) by 145,000 to obtain pounds per square in. (psi), megapascals (MPa) by 145 to obtain psi.
Tubulações Industriais
22/04/2013 27
PROPRIEDADES
MECÂNICAS
CONTROLE DE
QUALIDADE
CRITÉRIOS
DE PROJETO
TENSÕES
ADMISSÍVEIS
COMPOSICÃO
QUÍMICA
EMPREGO
DO MATERIAL
ESPECIFICAÇÃO
TÉCNICA
PROCESSO DE
FABRICAÇÃO
ESPECIFICAÇÃO
DIMENSIONAL
Tubulações Industriais
Especificação de Materiais
22/04/2013 28
Variação do Limite de Resistência à Temperatura
Pode-se estabelecer para cada material uma temperatura a partir da qual sua resistência mecânica é tão baixa, que seu uso fica anti-econômico.
Tubulações Industriais
22/04/2013 29
Variação do módulo de elasticidade com a temperatura.
Variação do alongamento com a temperatura para o aço-carbono.
Tubulações Industriais
Variação do Limite de Resistência à Temperatura
22/04/2013 30
Deformação por Fluência (“CREEP”)
OA - DEFORMAÇÃO INICIAL AO SE APLICAR A CARGA (NÃO NECESSITA TEMPO, T = O). PODE SER PERMANENTE OU NÃO, DEPENDENDO DA CARGA.
AB - 1ª FASE DE “CREEP”: A TAXA DE DEFORMAÇÃO É DECRESCENTE.
BC - 2ª FASE DE “CREEP”: A TAXA DE DEFORMAÇÃO É CONSTANTE COM O TEMPO.
CD - 3ª FASE DE “CREEP”: A TAXA DE DEFORMAÇÃO É CRESCENTE COM O TEMPO, ATINGINDO A RUPTURA.
EE' - CONTRAÇÃO.
Tubulações Industriais
22/04/2013 31
Curvas de fluência Parâmetros envolvidos: tensão,
deformação, temperatura e tempo.
Curva tensão x tempo de ruptura.
O tempo de ruptura é função da tensão
atuante e da temperatura.
Pode-se estabelecer uma tensão limite
de trabalho para que o material dure
certo tempo a determinada
temperatura.
Curvas tensão de ruptura x tempo para a ruptura
(o valor inicial LR, é o limite de resistência para cada temperatura)
Tubulações Industriais
Deformação por Fluência (“CREEP”)
22/04/2013 32
Curvas de fluência do aço-carbono a 450º C.
Tubulações Industriais
Deformação por Fluência (“CREEP”)
22/04/2013 33
Curvas de fluência a tensão constante.
Tubulações Industriais
Deformação por Fluência (“CREEP”)
22/04/2013 34
Consideração da fluência no projeto.
Composição química e tamanho de grão;
Tubulações Industriais
Deformação por Fluência (“CREEP”)
22/04/2013 35
Materiais dúteis em temperatura ambiente, podem tornar-se frágeis quando
em baixa temperatura.
Comportamento dúctil e frágil dos metais.
Tubulações Industriais
Fragilidade a Baixa-temperatura
22/04/2013 36
O comportamento frágil pode ser verificado na curva energia de choque x
temperatura (temperatura transição).
Pode-se estabelecer limite mínimo de temperatura para cada material, a
partir do qual ele se fragiliza.
Como a fratura se inicia em pontos de concentração de tensões, certos
detalhes devem ser empregados no projeto e na construção para atender
este efeito.
Tubulações Industriais
Fragilidade a Baixa-temperatura
22/04/2013 39
Vaso Rompido por Fratura Frágil
Tubulações Industriais
Fonte: Materiais para equipamentos de processo, P.C. Silva Telles, Ed Interciência.
22/04/2013 40
Tubulações Industriais
Descontinuidades Geométricas E Modos De Atenuá-las
Fonte: Materiais para equipamentos de processo, P.C. Silva Telles, Ed Interciência.
22/04/2013 41
Tubulações Industriais
Descontinuidades Geométricas E Modos De Atenuá-las
Fonte: Materiais para equipamentos de processo, P.C. Silva Telles, Ed Interciência.
22/04/2013 42
Tubulações Industriais
Descontinuidades Geométricas E Modos De Atenuá-las
Fonte: Materiais para equipamentos de processo, P.C. Silva Telles, Ed Interciência.
22/04/2013 43
Tubulações Industriais
Fonte: Materiais para equipamentos de processo, P.C. Silva Telles, Ed Interciência.
22/04/2013 45
Tubulações Industriais
Significado das Normas ASTM para Identificação de Materiais
As normas ASTM (American Standarts of Testing and Materials) são as
normas técnicas mais adotadas em relação aos materiais de construção,
empregados na fabricação sistemas mecânicos e estruturas, como: tubos,
acessórios, perfis, vigas e chapas, assim como os componentes e
acessórios de válvulas e instrumentos.
Embora as normas DIN/EN, e as normas ABNT, também apresentem
especificações a esse respeito, vê-se nesta norma uma grande vantagem
com relação ao critério de controle e restrições aos elementos de ligas, e
ainda os processos de fabricação empregados.
22/04/2013 46
Tubulações Industriais
Significado das Normas ASTM para Identificação de Materiais
Devemos então entender qual o significado de cada elemento que aparece
na especificação de uma norma, analisando esses dois exemplos:
Ex.: ASTM A-161 GrA;
ASTM B-247
ASTM A-… ou B-…, são letras que aparecem nos exemplos, logo depois
das iniciais da entidade (ASTM), que indicam o tipo de materiais.
22/04/2013 48
Tubulações Industriais
Significado das Normas ASTM para Identificação de Materiais
São 5 (cinco) as letras possíveis, sendo cada uma para um materiais
diferentes, como especificado a seguir:
A – família de materiais metálicos e aços – aços ao carbono, aços ligas,
aços inoxidáveis, etc;
B – família dos materiais metálicos não-ferrosos – cobre e suas ligas,
bronze e suas ligas, alumínio e suas ligas, etc;
C – família dos materiais cerâmicos e fibrocimentos;
D – família dos materiais plásticos e compostos (PVC, PVA, PP, PEAD,
etc);
E – família dos materiais elastômeros (PU, ABS, Buna “N”, etc).
22/04/2013 49
Baixo custo, excelentes qualidades mecânicas, conformação e soldagem
fácil.
Abrange 80% dos tubos na indústrias, sendo usado em muitos fluidos
poucos corrosivos, em temperatura desde –45ºC e qualquer pressão.
Resistência mecânica sofre forte redução em temperaturas > 400ºC
Fenômeno de fluência observado a partir de 370º C.
Acima de 530ºC sofre intensa oxidação superficial (scaling), quando exposto
ao ar, formando grossas crostas de óxido – em outros meios pode ocorrer em
temperaturas mais baixas.
Em exposições prolongadas a temperaturas de > 440ºC causa precipitação
do carbono (grafitização) tornando-o quebradiço.
Tubos De Aço Carbono - Propriedades
Tubulações Industriais
22/04/2013 50
Não recomendado trabalho permanente a temperatura > 450ºC , admitindo-
se picos de curta duração até 550ºC, sem grandes esforços mecânicos.
C limitado até 0,35%, sendo 0,30% solda relativamente fácil e 0,25% podem
ser dobrados a frio.
Acalmados: 0,1% Si para eliminar gases, estrutura cristalina fina e
uniforme, recomendado para trabalhos com temperatura < 0ºC ou onde possa
ocorrer > 400ºC (mesmo que por pouco tempo).
Efervescentes: que não contém Si.
Tubos de Aço Carbono - Propriedades
Tubulações Industriais
Corrosão uniforme quando exposto a atmosfera, sendo mais intensa quanto
maior a umidade e poluição.
22/04/2013 51
Baixo C: até 0,25%, limite de ruptura 31 a 37 Kg/mm², escoamento 15 a 22
Kg/mm².
Médio C: até 0,35%, limite de ruptura 37 a 54 Kg/mm², escoamento 22 a 28
Kg/mm².
Quebradiço – fratura frágil – a temperaturas muito baixas, melhorando a
resistência baixando-se o teor C e normalizando para uma granulação fina
(aço acalmado), com exigência do ensaio Charpy, para verificar ductiliade. A
ANSI B31 permite o uso até –50ºC (raramente é empregado)
Tubos de Aço Carbono - Propriedades
Tubulações Industriais
Maior C: maior dureza, limites de resistência e escoamento, porém menor
ductilidade e soldabilidade.
22/04/2013 52
Em contato com o solo, apresenta corrosão alveolar, sendo mais severa em
solos úmidos ou ácidos.
Ácidos minerais atacam violentamente, principalmente diluídos ou quentes.
Pode ser utilizado em serviço com álcalis até 70ºC, devendo serem tratados
termicamente (alívio de tensões) p/ trabalhos > 40ºC. Temperaturas mais
elevadas causam corrosão sob tensão.
Tubulações Industriais
Tubos de Aço Carbono - Propriedades
22/04/2013 53
ASTM- A-53: Com ou sem costura, Ø 1/8” a 24”, média qualidade, não sempre
acalmado, embora ANSI B.31 permita, não usar em serviço permanente > 400ºC.
Abrange 2 graus, A e B. Mais baratos que o ASTM-A-106; com acabamento
(galvanizado) ou sem (preto).
ASTM- A-106: Sem costura, Ø 1/8” a 24”, alta qualidade, acalmado, uso em
temperaturas elevadas (quando ocorrer > 400ºC). Abrange 3 graus, o Grau C limitado à
uso até 200ºC. Para encurvamento à frio usar Grau A.
ASTM- A-120: Com ou sem, baixa qualidade, Ø 18” a 16”, só permitido o uso para
fluidos não tóxicos, não inflamáveis até 10 Kg/cm2 e 180ºC.
Tubos de Aço Carbono - Propriedades
Tubulações Industriais
22/04/2013 54
ASTM- A-333 (Gr 6): Sem costura, especiais para baixa temperatura. Taxa de C até
0,3% e Mn 0,4 a 1,0%; normalizado para refinamento do grão e ensaio Charpy a –46ºC.
API-5L: Com ou sem costura, qualidade média, Ø 1/8” a 64”, composição química e
propriedades mecânicas, semelhantes ao ASTM-A-53.
API-5LX: Com ou sem costura, alta resistência, especiais para oleodutos. Abrange 6
classes, com limites de ruptura de 42 a 58Kg/cm2. Não devem ser usados para >200ºC.
Com Costura
ASTM-A-134: Ø > 16”, espessura de parede até ¾” , solda longitudinal ou espiral.
ASTM-A-135: Ø até 30”, Graus A e B.
ASTM-A-671: uso p/ temperatura ambiente e mais baixas. Abrange 9 classes, Ø > 12”;
Exige TTAT, normalização Radiografia 100% e TP. Fabricados a partir de chapas ASTM-
A-515 ou A-516 (acalmado) e ASTM-A-285 Gr C (não-acalmado).
ASTM-A-672: para temperaturas moderadas, matéria prima e faixa de Ø os mesmos
para o A-671
Tubulações Industriais
Tubos de Aço Carbono - Propriedades
22/04/2013 56
Fonte: Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução, W.D.Callister Jr, Ed LTC.
Diagrama de Transformação Isotérmica
Tubulações Industriais
22/04/2013 58
Influência de Outros Elementos de Liga no Aço Carbono
Adição de manganês (mn): aumento da resistência mecânica sem grande
prejuízo na soldabilidade.
Adição de silício (si) e alumínio (al): produz aços acalmados (“killed
steels”) que apresentam menor incidência de defeitos internos e maior
uniformidade de composição química.
Utilizados na fabricação de aços de alta qualidade apropriados para
temperaturas elevadas (Si) e baixas (Al).
Presença de fósforo (p) e enxofre (s): impurezas prejudiciais à qualidade
do aço e por isso sua presença é limitada a valores muito baixos.
Adição de cobre (Cu): melhora a resistência à corrosão atmosférica.
Tubulações Industriais
22/04/2013 59
QUEDA ACENTUADA NA RESISTÊNCIA: a partir de 400º C.
Oxidação superficial: a partir de 530º c.
Grafitização (precipitação do carbono livre) que torna o aço frágil: a partir de 440º c.
Deformações permanentes por fluência: a partir de 370º c.
Fragilidade à baixa temperatura: a partir de – 45º c.
Efeito da Temperatura nos Aços Carbono
Tubulações Industriais
22/04/2013 60
Corrosão externa
Corrosão atmosférica (atmosfera industrial poluída): 0,30 mm/ano = Proteção
se dá a base de tintas e compósitos.
Linhas enterradas = revestimento com tintas, com resinas ou com fitas
plásticas e proteção catódica.
Corrosão interna
Taxa média aceitável = 0,1 mm/ano.
Água salgada: não usar aço carbono.
Utilizar gráficos de taxa de corrosão.
Efeito do Meio Nos Aços Carbono
Tubulações Industriais
22/04/2013 61
Atender às recomendações da ASME B 31.3 / ASME B&PV/ASME BPE.
Preaquecimento a 80ºc e aquecimento entre os passes de solda em peças
com espessuras superiores a 25 mm.
Tratamento térmico de alívio de tensões após a soldagem, a 600º c, durante
1 hora para cada 25 mm de espessura, quando a espessura é maior do que
19 mm.
Utilizar eletrodos de baixo h2 para:
T > 25 mm
% C > 0,22 %
Le > 35 kg/mm2.
Aspectos de Soldabilidade dos Aços Carbono
Tubulações Industriais
22/04/2013 62
Fonte: Materiais para equipamentos de processo, P.C. Silva Telles, Ed Interciência.
Tubulações Industriais
22/04/2013 63
Aços que possuem qualquer quantidade de elementos, além dos que entram na
composição dos aços-carbono.
Baixa liga até 5% de elementos liga, liga intermediária entre 5 e 10%, e alta liga com
mais de 10%.
Os inox são os que contém pelo menos 12% de Cr, que lhe confere a propriedade de
não oxidar mesmo em exposição prolongada a atmosfera normal.
São mais caros, montagem e soldagem mais difícil, exigindo tratamentos térmicos.
Justificativa para o emprego
Altas temperaturas: acima do limite do aço carbono
Baixas temperaturas: inferiores a –45ºC ao do aço carbono
Alta corrosão
Necessidade de não contaminação: produtos alimentares, farmacêuticos
Segurança: fluidos muito quentes, inflamáveis, tóxicos, explosivos etc.
Tubos de Aço Liga - Propriedades
Tubulações Industriais
22/04/2013 64
Duas classes : Aços-liga Molibidênio e Cromo-Molibidênio e aços-liga de Níquel.
Os aços-liga Mo e Cr-Mo contêm até 1% de Mo e até 9% de Cr, são ferríticos, e
utilizados para temperaturas elevadas.
O Cr melhora resistência a oxidação em altas temperatura e resistência a corrosão em
geral, principalmente em meios oxidantes.
Mo melhora resistência a fluência do aço e aumenta a resistência a corrosão alveolar
Tubulações Industriais
Tubos de Aço Liga - Propriedades
22/04/2013 65
Até 2,5% de Cr ligeiro aumento na resistência à fluência, percentuais maiores
reduzem essa resistência (exceto no inox austenítico - Ni).
Até 2,5% de Cr alta temperatura, grandes eforços meânicos e baixa corrosão –
resistência a fluência.
Maior % de Cr alta temperatura, reduzidos eforços meânicos e alta corrosão –
resistência à oxidação ou a corrosão, hidrocarbonetos quentes e serviços com
hidrogênio.
Sofrem fratura frágil repentina se utilizados em temperatura abaixo de 0ºC
Os aços-liga contendo Ni são especiais p/ baixas temperaturas; quanto maior o % de Ni
mais baixa é a temperatura de utilização.
Principais especificações ASTM
Tubos s/ costura: A-335 (aços-liga Mo e Cr-Mo) A-333 (aços-liga Ni)
Tubos c/ costura: A-671 (aços-liga 2 ½ Ni e 3 ½ Ni ) A-672 (aço-liga ½ Mo ) e A-691
(aços-liga Cr-Mo).
Tubos de Aço Liga - Especificações
Tubulações Industriais
22/04/2013 66
Austeníticos: não magnéticos, 16 a 26% Cr e 6 a 22% Ni
Extraordinária resistência a fluência e a oxidação, exceto os de baixo C (304L e 316L –
limite de 400ºC, menor resistência mecânica), mantém-se dúctil mesmo em temperaturas
extremamente baixas.
O 304 e 316 e outros não estabilizados estão sujeitos a precipitação de carbonetos de
Cr (sensitização) entre 450 e 850ºC, diminuindo a resistência a corrosão e sujeito a
corrosão intergranular em meios ácidos. Pode ser controlado pela adição de Ti , Ta e Nb
(aços estabilizados 321, 347 e 348) ou diminuindo o C (série L).
Presença de íons de Cl em geral pode causar severa corrosão alveolar e sob-tensão
Utilizado em serviços para temperaturas elevadas, temperaturas muito baixas
(criogênicos), meios corrosivos oxidantes, produtos alimentícios e farmaceutícos,
hidrogênio em pressões e temperaturas elevadas
Tubos de Aços Inoxidáveis - Propriedades
Tubulações Industriais
22/04/2013 67
Ferríticos e Martensíticos: menor resistência fluência e a corrosão, menor temperatura
de início de oxidação, temperaturas limites de uso mais baixas.
Mais baratos, menos sujeitos a corrosão alveolar e sob-tensão, difíceis de soldar e não
adequado p/ baixas temperatura.
Principal especificação ASTM: A-312, tubos com e sem costura.
Tubos de Aços Inoxidáveis - Propriedades
Tubulações Industriais
22/04/2013 68
Principais elementos de liga ------ Cr, Ni, Mo.
Baixa liga ------- el. Liga 5 %
Média liga ------- 5% el. Liga 10 %
Alta liga -------- el. Liga 10 %
Usados quando a temperatura ou condições específicas (corrosão,
contaminação) impedem o uso do aço carbono.
Inoxidável adição de no mínimo 12 % Cr
Austeníticos
Ferríticos
Martensíticos
Duplex;
EPP
Dificuldades
Disponibilidade
Preço (4 vezes o aço carbono)
Soldabilidade
Tubulações Industriais
Tubos de Aços Inoxidáveis - Propriedades
22/04/2013 69
Molibdênio: aumenta resistência à fluência e ao escoamento;
Níquel:
Cromo
• Aumenta resist. À oxidação em temperatura elevada
• Aumenta resistência à corrosão
• Até 2 ½ % aumenta resistência à fluência
Tubos de Aço Inoxidáveis – Fatores de influência dos elementos
Tubulações Industriais
• Confere maior resistência mecânica a baixa e alta
temperatura;
• Aumenta a resistência a corrosão.
22/04/2013 70
Fonte: Materiais para equipamentos de processo, P.C. Silva Telles, Ed Interciência.
Oxidação ao Ar – Influência do Cr.
Tubulações Industriais
22/04/2013 71
Tensão para ruptura por fluência
em 1.000 horas.
Fonte: Materiais para equipamentos de processo,
P.C. Silva Telles, Ed Interciência.
Resistência à Fluência: Influência do Mo.
Tubulações Industriais
22/04/2013 72
Resistência ao impacto do aço-
liga 3 ½ % Ni e do Níquel.
Fonte: Materiais para equipamentos de processo, P.C. Silva Telles, Ed Interciência.
Tenacidade: Influência do Ni.
Tubulações Industriais
22/04/2013 73
Fonte: Materiais para equipamentos de processo, P.C. Silva Telles, Ed Interciência.
Tubulações Industriais
22/04/2013 74
Fonte: Materiais para equipamentos de processo, P.C. Silva Telles, Ed Interciência.
Tubulações Industriais
22/04/2013 75
Tubulações Industriais
Fonte: Materiais para equipamentos de processo, P.C. Silva Telles, Ed Interciência.
22/04/2013 76
Tubulações Industriais
Fonte: Materiais para equipamentos de processo, P.C. Silva Telles, Ed Interciência.
22/04/2013 77
Ligas de FeC > 6% C;
Ferro fundido nodular adição de Si, Cr ou Ni Aumenta a resistência mecânica;
Ferro fundido branco não utilizado;
Excesso de grafita, torna frágil, e com péssima soldabilidade;
Baixa resistência mecânica (tração, compressão e choques);
Boa resistência à corrosão;
Boa resistência ao desgaste e abasão;
Uso em h2o, h2o salgada, esgoto (baixa pressão);
Especificação: ASTM A-74; ASTM A-37; EB-43 e P-EB-137 DA ABNT.
Tubos de Ferros Fundido - Propriedades
Tubulações Industriais
22/04/2013 78
Melhor resistência à corrosão que o aço carbono;
Menor resistência mecânica ;
Melhor condutibilidade térmica;
Menor peso especifico;
Melhor comportamento em baixas temperaturas;
Maior custo.
Tubos de Materiais Não-ferrosos - Propriedades
Tubulações Industriais
22/04/2013 79
Cobre e suas Ligas: excelente resistência ao ataque atmosférico, álcalis,
ácidos diluídos. Sujeitas a CST em contato com a amônia, aminas e
compostos nitrados. Faixa de trabalho –180º a 200ºC. Principais
especificações: B-88 (cobre), B-111 (latão) e B-466 (cupro-níquel).
Alumínio e suas Ligas: leves (1/3 do peso dos aços) boa resistência a
atmosfera, água e compostos orgânicos inclusive ácidos orgânicos. Baixa
resistência mecânica, sendo melhorada com a adição de Fe, Si, Mg.
Excelentes para serviços criogênicos (-270ºC). Principal especificação: B-
241.
Níquel e suas Ligas: Ni comercial, metal Monel (67% Ni, 30% Cu), Inconel
(80%Ni e 13% Cr). Excelente resistência a corrosão, boa qualidade
mecânica, resistência a temperatura elevada e baixa. Monel: água salgada,
H2SO4 diluído, HCl diluído. Temp de 550ºC. Níquel: 1050ºC e 1100ºC
Incoloy.
Tubos de Materiais Não-ferrosos - Propriedades
Tubulações Industriais
22/04/2013 80
Cobre puro = ASTM B-88; ASTM B-75; ASTM B-111.
Latão = Cobre + Zinco = ASTM B-111.
Bronze = Cobre + Silicio = ASTM B-315.
Cupro-Níquel = ASTM B-466.
Devido ao alto coeficiente de transmissão de calor são usualmente
empregados em serpentinas, como tubos de aquecimento ou
refrigeração;
Não devem ser empregados para produtos alimentares ou
farmacêuticos pelo fato de deixarem resíduos tóxicos pela corrosão
Alta condutibilidade elétrica ;
Custo elevado.
Tubulações Industriais
Tubos de Cobre e Suas Ligas - Propriedades
22/04/2013 81
Alumínio = ASTM B88 (tempera L ou K).
A resistência mecânica é muito baixa;
Baixo peso especifico;
Ótimo desempenho em baixas temperaturas;
A adição de Si, Mg ou Fe melhora a resistência mecânica;
Devido ao alto coeficiente de transmissão de calor são empregados
em serpentinas, como tubos de aquecimento ou refrigeração.
Tubulações Industriais
Tubos de Alumínio e Suas Ligas - Propriedades
22/04/2013 82
MONEL (67 % Ni, 30 % Cu) = ASTM B164
INCONEL (72 % Ni, 15 % Cr; 8 % Fe) = ASTM B168
INCOLOY (42 % Ni, 22 % Cr; 20 % Fe, 3 % Mo; 2 % Cu) = ASTM B564
HASTELlOY (60 % Ni, 28 % Mo, 5 % Fe, 2.5 % Co) = ASTM B622
Alta resistência à corrosão;
Boa resistência a altas e baixas temperaturas;
Alto custo.
Tubulações Industriais
Tubos de Níquel e Suas Ligas - Propriedades
22/04/2013 83
A utilização de tubos de plástico tem crescido nos últimos anos, principalmente
como substitutos para os aços inoxidáveis .
Tubulações Industriais
Tubos de Materiais Não-metálicos - Propriedades
Cerâmica;
Fibro-cimento;
EPDM;
PTFE;
PEAD/PEBD;
PVC;
PCVC;
PVA;
PP.
22/04/2013 84
Desvantagens:
Baixa resistência ao calor
Baixa resistência mecânica
Pouca estabilidade dimensional
Insegurança nas informações
técnicas
Alto coeficiente de dilatação
Alguns plásticos podem ser
combustíveis
Tubulações Industriais
Tubos de Materiais Não-metálicos - Propriedades
Vantagens:
Baixo peso específico;
Alta resistência à corrosão
Coeficiente de atrito muito baixo
Facilidade de fabricação e
manuseio
Baixa condutividade térmica e
elétrica