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BASICO EM CALDEIRARIA
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Todos os direitos de reprodução ou tradução reservados a Globaltech Centro Técnico Profissionalizante Ltda.
Editora Globaltech ltda. www.globaltechctp.com.br
1ª edição , novembro 2005 1ª tiragem 2.000 exemplar
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Principais materiais para tubos
Empregam-se hoje em dia uma variedade muito grande de materiais para a fabricação de tubos. Só A,S.T.M (American Society for Testing and Materiais) especifica mais de 500 tipos diferentes de materiais. Damos a seguir um resumo dos principais materiais usados:
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ponteira cônica que se encontra entre os rolos. A ponteira abre um furo no centro do lingote, transformando-o em tubo, e alisa continuamente a superfície interna recém- formada. A ponteira, que é fixa, está colocada na extremidade de uma haste com um comprimento maior do que o tubo que resultará.
Processos de Extrusão e Fundição
)a O êmbolo da prensa, cujo diâmetro é o mesmo do tarugo, encosta-se no tarugo. )b (^) O mandril, acionado pela prensa, fura completamente o centro do tarugo. )c Em seguida, o êmbolo empurra o tarugo obrigando o material a passar pelo furo de uma matriz calibrada e por fora do mandril, formando o tubo.
Para tubos de aço a temperatura de aquecimento é da ordem de 1.200ºC; as prensas são sempre verticais e o esforço da prensa pode chegar a 1.500 t. os tubos de aço saem dessa primeira operação curtos e grossos; são levados então, ainda quentes, a um laminador de rolos para redução do diâmetro. Vão finalmente para outros laminadores que desempenam e ajustam as medidas do diâmetro e da espessura das paredes. Fabricam-se por extrusão tubos de aço de pequenos diâmetros ( abaixo de 8 cm) e também tubos de alumínio, cobre, latão, chumbo e outros metais não ferrosos, bem como de materiais plásticos.
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Fabricam-se por esse processo, tubos de ferro fundido, de alguns aços especiais não- forjáveis, e da maioria dos materiais não-metálicos, tais como: barro vidrado, concreto, cimento-amianto, borrachas, etc. Para os tubos de ferro fundido e de boa qualidade, usa-se a fundição por centrifugação, em que o material líquido é lançado em um molde com movimento rápido de rotação, sendo então centrifugado contra as paredes do molde. O tubo resultante da fundição centrifugada tem uma textura mais homogênea e compacta e também paredes de espessura mais uniforme. Os tubos de concreto armado são também vibrados durante a fabricação para o adensamento do concreto.
Fabricação de tubos com costura Fabricam-se pelos diversos processos com costura, descritos a seguir, tubos de aços- carbono, aços-liga, aços inoxidáveis e ferro forjado, em toda a faixa de diâmetros usuais na indústria. Existem duas disposições da costura soldada: longitudinal (ao longo de uma geratriz do tubo) e espiral (Fig.4), sendo a longitudinal a empregada na maioria do casos.
Para os tubos com solda longitudinal a matéria-prima pode ser uma bobina de chapa fina enrolada, ou chapas planas avulsas. As bobinas são usadas para a fabricação contínua de tubos de pequeno diâmetro, empregando-se as chapas planas para os tubos de diâmetros médios e grandes. A bobina ou a chapa é calandrada no sentido do comprimento até formar o cilindro, sendo então as bordas entre si; a circunferência do tubo formado é a largura da bobina ou da chapa. No caso da solda em espiral, a matéria-prima é sempre uma bobina (para a fabricação contínua), para todos os diâmetros, permitindo esse processo a fabricação de tubos de qualquer diâmetro, inclusive, muito grandes. A bobina é enrolada sobre si mesma, sendo a largura da bobina igual à distância entre duas espiras da solda. Empregam-se também dois tipos de solda: de topo (butt-weld) e sobreposta (lap-weld), cujos detalhes estão mostrados na Fig.5. A solda de topo é usada em todos os tubos soldados por qualquer dos processos com a adição de metal, e também nos tubos de pequeno diâmetro soldados por resistência elétrica. A solda sobreposta é empregada nos tubos de grande diâmetro soldados por resistência elétrica. São os seguintes os processos industriais mais importantes de execução da solda:
)a solda elétrica por arco protegido (com adição de metal do eletrodo):
)b solda por resistência elétrica (eletric resistance welding - ERW) (sem adição de metal).
Nos processos de solda com adição de metal, a bobina ou a chapa é sempre dobrada a frio até o diâmetro final; a conformação pode ser conseguida pela dobragem contínua da bobina por meio de rolos, em máquinas automáticas, ou pela calandragem ou prensagem de cada chapa. Qualquer que seja o processo de soldagem, a solda é feita sempre a topo e com o mínimo de dois passes, um dos quais, nos tubos de boa qualidade, é dado pelo lado interno do tubo. Em qualquer caso,exige-se sempre que os bordos da bobina ou da chapa sejam
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Os tubos de boa qualidade soldados por resistência elétrica costumam ser normalizados para o refinamento da estrutura próximo à solda, e para alívio das tensões resultantes da solda. Os tubos fabricados por resistência elétrica apresentam quase sempre uma rebarba interna decorrente da solda, difícil de ser removida.
Tubos de aço-carbono Devido ao seu baixo custo, excelentes qualidades mecânicas e facilidade de solda e de conformação, o aço-carbono é o denominado “material de uso geral” em tubulações industriais, isto é, só se deixa de empregar o aço-carbono quando houver alguma circunstância especial que proíba. Desta forma, todos os outros materiais são usados apenas em alguns casos específicos. Em indústrias de processamento, mais de 80% dos tubos são de aço-carbono, que é usado para água doce, vapor de baixa pressão, condensado, ar comprimido, óleos, gases e muitos outros fluidos pouco corrosivos, em temperaturas desde -45ºC e a qualquer pressão. Alguns tubos de aço-carbono são galvanizados, ou seja, com um revestimento interno e externo de zinco depositado a quente, com a finalidade de dar maior resistência à corrosão. A resistência mecânica do aço-carbono começa a sofrer uma forte redução em temperaturas superiores a 400ºC, devido principalmente ao fenômeno de deformações permanentes por fluência(creep), que começa a ser observado a partir de 370ºC, e que deve ser obrigatoriamente considerado para qualquer serviço em temperaturas acima de 400ºC. As deformações por fluência serão tanto maiores e mais rápidas quanto mais
Elevada for a temperatura , maior a tensão no material e mais longo for o tempo durante o qual o material esteve submetido a temperatura. Em temperaturas superiores a 530ºC o aço-carbono sofre uma intensa oxidação superficial (scaling), quando exposto ao ar, com formação de grossas crostas de óxidos, o que o torna inaceitável para qualquer serviço contínuo. Deve ser observado que em contato com outros meios essa oxidação pode se iniciar em temperaturas mais baixas. A exposição prolongada do aço-carbono a temperaturas superiores a 440ºC pode causar ainda uma precipitação de carbono (grafitização), que faz o material ficar quebradiço. Por todas essas razões não se recomenda o uso do aço-carbono para tubos trabalhando permanentemente a mais de 450ºC, embora possam ser admitidas temperaturas eventuais até 550ºC, desde que sejam de curta duração e não coincidentes com grandes esforços mecânicos. Quanto maior for a quantidade de carbono no aço maior será a sua dureza e maiores serão os limites de resistência e de escoamento; em compensação o aumento de carbono prejudica a ductibilidade e a soldabilidade do aço. Por esse motivo, em aços para tubos limita-se a quantidade de carbono até 0,35%, sendo que até 0,30% de C a solda é bastante fácil, e até 0,25% de C os tubos podem ser facilmente dobrados a frio. Os aços-carbono podem ser “acalmados”(killed steel), com adição de até 0,1% de Si, para eliminar os gases, ou “efervescentes” (rimed-steel), que não contêm Si. Os aços-carbono acalmados têm estrutura metalúrgica mais fina e uniforme, sendo de qualidade superior aos efervescentes. Recomenda-se o emprego de aços-carbono acalmados sempre que ocorrerem temperaturas acima de 400ºC, ainda que por pouco tempo, ou para temperaturas inferiores a 0ºC.
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Os aços de baixo carbono (até 0,25%) têm limite de ruptura da ordem de 31 a 37 kg/mm 2 , e limite de escoamento de 15 a 22 kg/mm 2. Para os aços de médio carbono (até 0,35%C) esses valores são respectivamente 37 a 54 kg/mm 2 , e 22 a 28 kg/mm 2. Em temperaturas muito baixas o aço-carbono apresenta um comportamento quebradiço, estando sujeito a fraturas frágeis repentinas. Esse efeito é melhorado quando o aço é de baixo carbono e normalizado para obtenção de uma granulação fina. Por esse motivo, os aços para trabalho em temperaturas inferiores a 0ºC devem ser aços acalmados, com o máximo de 0,3% de carbono, e normalizados para uma granulação fina. Em todos os tubos operando nessa faixa de temperaturas deve ser exigido o ensaio de impacto “Charpy” para verificação de sua ductilidade. A temperatura mínima limite para uso desses aços-carbono pela norma ANSI. B. 31 é de -50º C, embora raramente sejam empregados em temperaturas abaixo de – 45º C. O aço-carbono quando exposto à atmosfera sofre uma corrosão uniforme(ferrugem), que é tanto mais intensa quanto maiores forem a umidade e a poluição do ar. O contato direto com o solo causa não só a ferrugem como uma corrosão alveolar penetrante, que é mais grave em solos úmidos ou ácidos; esse contato deve por isso ser sempre evitado. O aço-carbono é violentamente atacado pelos ácidos minerais, principalmente quando diluídos ou quentes. O serviço com os álcalis, mesmo quando fortes, é possível até 70ºC, devendo entretanto, para temperaturas acima de 40ºC ser feito um tratamento térmico de alívio de tensões; temperaturas mais elevadas causam um grave problema de corrosão sob tensão no aço- carbono. De um modo geral, os resíduos da corrosão do aço-carbono não são tóxicos, mas podem afetar a cor e o gosto do fluido contido.
Especificações para tubos de aço-carbono
São as seguintes as principais especificações americanas para tubos de aço-carbono.
c % (máx)
Mn. % Si % (mín)
Ruptura kg/ mm^2
Escoamento (kg/mm 2 ) Grau A (baixo carbono)
0,25 0,27 – 0,93 0,10 34 20
Grau A(médio carbono)
0,30 0,29 – 1,06 0,10 41 24
Grau A(médio carbono)
0,35 0,29 – 1,06 0,10 48 27
Os tubos de grau “C”, que só devem ser empregados até 200ºC, são fabricados apenas, eventualmente, sob encomenda. Para serviços em que haja encurvamento a frio devem ser empregados tubos de grau “A”.
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Grau X 52 46 kg/mm 2 36 kg/mm 2 Grau X 60 52 kg/mm 2 42 kg/mm 2
Grau X 65 54 kg/mm 2 45 kg/mm 2 Grau X 70 58 kg/mm 2 49 kg/mm 2
De acordo com a norma ANSI.B.31, os tubos desta especificação não devem ser empregados para temperaturas acima de 200ºC. A norma ANSI.B.31.1 (tubulações para vapor), proíbe o uso desses tubos para vapor.
“ASTM-A-134 – Especificação para tubos fabricados por solda elétrica por arco protegido, para diâmetros acima 16” e espessuras de paredes até ¾” com solda longitudinal ou em espiral. ASTM-A-135 – Especificação para tubos fabricados por solda de resistência elétrica, para diâmetros até 30”. Os tubos de grau “A” têm o limite de ruptura de 33 kg/mm 2 e os de grau “B” de 41 kg/mm 2. Pela norma ANSI.B.31 os tubos de especificações A-134 e A-135 só são permitidos para os fluidos de “Categoria D”.
ASTM-A-671 – Especificação para tubos fabricados por solda elétrica (arco protegido), para temperatura ambiente e temperaturas baixas, em diâmetros de 12” ou maiores. A especificação abrange 9 classes, designadas de 10 a 32, conforme exigências de tratamentos térmicos de alívio de tensões e de normalização, radiografia total e teste de pressão. Os tubos são feitos a partir de chapas de aço-carbono acalmado (ASTM-A-515 ou ASTM-A-516) ou não-acalmado (ASTM-A-285 Gr C). ASTM-A-672 – Especificação para tubos para temperaturas moderadas. O processo de fabricação, faixa de diâmetros e matéria-prima para tubos de aço-carbono são os mesmos da A-671. Nota: Os tubos das especificações A-671 e A-672 estavam abrangidos anteriormente pela especificação A-155 que foi suprimida.
ASTM-A-211 – Especificação para tubos com solda espiral, de 4” a 48” de diâmetro nominal.
Aços-liga e Aços-inoxidáveis – Casos gerais de emprego
Denominam-se “aços-liga” (alloy-steel) todos os aços que possuem qualquer quantidade de outros elementos, além dos que entram na composição do aço-carbono. Dependendo da quantidade total de elementos de liga, distinguem-se os aços de baixa liga( low alloy-steel), com até 5% de elementos de liga, aços de liga intermediária( intermediate alloy-steel), contendo entre 5% e 10% e os aços de alta liga ( high alloy-steel), com mais de 10%. Os aços inoxidáveis ( stainless steel), são os que contém pelo menos 12% de cromo o que lhes confere a propriedade de não se enferrujarem mesmo em exposição prolongada a uma atmosfera normal. Todos os tubos de aços-liga são bem mais caros do que os de aço-carbono, sendo de um modo geral o custo tanto mais alto quanto maior for a quantidade de elementos de liga. Além disso, a montagem e soldagem desses tubos são também mais difíceis e mais caras.
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Como todas as instalações industriais estão sujeitas a se tornarem obsoletas em relativamente pouco tempo, não é em geral econômico nem recomendável o uso de aços- liga apenas para tornar muito mais longa a vida de uma tubulação. Os principais casos em que se justifica o emprego dos aços especiais (aços-liga e inoxidáveis), são os seguintes: a) Altas temperaturas – Temperaturas acima dos limites de uso dos aço-carbono, ou mesmo abaixo desses limites, quando seja exigida grande resistência mecânica, resistência à fluência ou resistência à corrosão. b) Baixas temperaturas – Temperaturas inferiores a -45ºC, para as quais os aços-carbono ficam sujeitos a fratura frágil. c) Alta corrosão – Serviços com fluidos corrosivos, mesmo quando dentro da faixa de emprego dos aços-carbono. De um modo geral, os aços-liga e inoxidáveis têm melhores qualidades de resistência à corrosão do que os aços-carbono. Existem, entretanto , numerosos casos de exceção: a água salgada, por exemplo, destroem os aços especiais tão rapidamente como os aços-carbono.
d) Necessidades de não contaminação – Serviços para os quais não se possa admitir a contaminação do fluido circulante (produtos alimentares e farmacêuticos, por exemplo). A corrosão, ainda que só seja capaz de destruir o material do tubo depois de muito tempo, pode causar a contaminação do fluido circulante, quando os resíduos da corrosão são carregados pela corrente fluida. Por essa razão, nos casos em que não possa haver contaminação, empregam-se muitas vezes os aços especiais, embora do ponto de vista propriamente da corrosão não fossem necessários.
e) Segurança – Serviços com fluidos perigosos (muito quentes, inflamáveis, tóxicos, explosivos etc.) quando seja exigido o máximo de segurança contra possíveis vazamentos e acidentes. Também nesses casos, estritamente devido à corrosão, não seriam normalmente necessários os aços especiais.
No que se refere à corrosão, convém observar que, exceto quando entram em jogo também a não-contaminação, ou a segurança, o problema é puramente econômico: quanto mais resistente for o material, tanto mais longa a vida do tubo. Portanto, a decisão será tomada como comparação do custo dos diversos materiais possíveis, com o custo de operação e de paralisação do sistema.
Tubos de Aços-liga Existem tubos de duas classes gerais de aços-liga: os aços-liga molibdênio e cromo- molibdênio, os aços-liga níquel. Os aços-liga molibdênio e cromo-molibdênio contêm até 1% de Mo e até 9% de Cr, em diversas proporções, como mostra a Tabela 2, sendo materiais ferríticos (magnéticos), específicos para emprego em temperaturas elevadas. O cromo causa principalmente uma sensível melhoria na resistência à oxidação em altas temperaturas, e na resistência à corrosão em geral, sobretudo aos meios oxidantes, sendo esses efeitos tanto mais acentuados quanto maior for a quantidade de cromo. Por essa razão, esses aços podem ser empregados em temperaturas mais elevadas do que o permitido para o aço-carbono, como mostram os limites indicados na Tabela 2.
Tabela 2 Especificação ASTM e grau
Elementos de Liga
Limites de temp. para serviço
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O processo de fabricação, faixa de diâmetros e classes de todos os tubos A-671 e A-672, bem como A-691, são os mesmos já vistos no item 1.9.
Tubos de Aços inoxidáveis
Existem duas classes principais de aços inoxidáveis. Os austeníticos (não- magnéticos), contendo basicamente 16% a 26% de Cr e 6% a 22% de Ni e os ferríticos ( magnéticos), contendo basicamente 12% a 30% de Cr, sendo os austeníticos o grupo mais importante. A Tabela 3 mostra os tipos de aços inoxidáveis mais empregados para tubos.
Tabela 3 Tipos (denominação do AISI)
Estrutura metalúrgica
Elementos de liga(%)
Limites de Temperatura (ºC) Cr NI Outros Máxima Mínima 304 Austenítica 18 8 600 - 304L Austenítica 18 8 C(Max) :0,03 400 Sem limite 316 Austenítica 16 10 Mo: 2 650 - 316L Austenítica 16 10 Mo:2;C(Max):0,03 400 - 321 Austenítica 17 9 Ti: 0,5 600 - 347 Austenítica 17 9 Nb+Ta: 1 600 - 405 Ferrítica 12 - Al: 0,2 470 Zero
Os aços inoxidáveis austeníticos apresentam uma extraordinária resistência à fluência e à oxidação, razão pela qual são bem elevados os valores das temperaturas limites de utilização (como se vê na tabela), exceto para os tipos de muito baixo carbono (304L e 316L), em que o limite é de 400ºC devido à menor resistência mecânica desses aços. Todos os aços austeníticos mantêm o comportamento dúctil mesmo em temperaturas extremamente baixas, podendo alguns serem empregados até próximo de zero absoluto. Esses aços são todos materiais de solda fácil. Os aços tipos 304, 316 e outros denominados de “não-estabilizados”, estão sujeitos a uma precipitação de carbonetos de Cr (sensitização), quando submetidos a temperaturas entre 450ºC e 850ºC, que diminui muito a resistência à corrosão do material, ficando sujeitos a uma forma grave de corrosão (corrosão intergranular) em meios ácidos. Esse fenômeno pode ser controlado pela adição de Ti ou Nb (aços “estabilizados”, tipos 321 e 347), ou pela diminuição da quantidade de carbono (aços de muito baixo carbono, tipos 304 L e 316 L).
A presença mesmo de ínfimas quantidades de HCl, cloretos, hipocloritos etc. (íon cloro em geral), pode causar severa corrosão alveolar e sob-tensão em todos os aços inoxidáveis austeníticos, devendo por isso ser sempre evitada. Os tubos de aços inoxidáveis austeníticos são usados, entre outros serviços, para: temperaturas muito elevadas, temperaturas muito baixas (serviços criogênicos), serviços corrosivos oxidantes, produtos alimentares e farmacêuticos e outros serviços de não- contaminação, hidrogênio em pressões e temperaturas elevadas etc. Os aços inoxidáveis ferríticos e martensíticos apresentam, em relação aos austeníticos, bem menor resistência à fluência e à corrosão em geral, assim como menor temperatura de início de oxidação, sendo por isso mais baixas as temperaturas limites de uso. Em compensação, são materiais mais baratos do que os austeníticos e menos sujeitos aos fenômenos de
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corrosão alveolar e sob-tensão. Esses aços são todos difíceis de soldar e não são adequados a serviços em baixas temperaturas. A principal especificação da ASTM para tubos de aços inoxidáveis é a A-312, que abrange tubos sem costura e com costura.
Diâmetros comerciais dos “Tubos para Condução” de aço
Os diâmetros comerciais dos “tubos para condução” (steel pipes) de aço-carbono e de aço- liga, estão definidos pela norma americana ANSI.B.36.10, e para os tubos de aços inoxidáveis pela norma ANSI.B.36.19. Essas normas abrangem os tubos fabricados por qualquer um dos processos usuais de fabricação. Todos esses tubos são designados por um número chamado “Diâmetro Nominal IPS” (Iron Pipe Size), ou “bitola nominal”. A norma ANSI.B.36.10 abrange tubos desde 1/8” φ até 36” φ, e a norma ANSI.B.36.19 abrange tubos de 1/8” φ até 12” φ. De 1/8” até 12” o diâmetro nominal não corresponde a nenhuma dimensão física dos tubos; de 14” até 36”, o diâmetro nominal coincide com o diâmetro externo dos tubos. Para cada diâmetro nominal fabricam-se tubos com várias espessuras de parede. Entretanto, para cada diâmetro nominal, o diâmetro externo é sempre o mesmo variando apenas o diâmetro interno, de acordo com a espessura dos tubos. Por exemplo, os tubos de aço de 8” de diâmetro nominal têm todos um diâmetro externo de 8,625”. Quando a espessura deles corresponde à série 20, a mesma vale 0,250”, e o diâmetro interno vale 8,125”. Para a série 40, a espessura vale 0,322”, e o diâmetro interno 7,981”, para a série 80, a espessura vale 0,500”, e o diâmetro interno 7,625”, para a série 160, a espessura vale 0,906”, e o diâmetro interno 6,813”, e assim por diante. A Fig.8 mostra as seções transversais de três tubos de 1” de diâmetro nominal, com diferentes espessuras. A lista completa de 1/8” φ até 36” φ inclui um total de cerca de 300 espessuras diferentes. Dessas todas, cerca de 100 apenas são usuais na prática e são fabricadas correntemente; as demais espessuras fabricam-se por encomenda. Os diâmetros nominais padronizados pela norma ANSI.B.36.10 são os seguintes: 1/8”, ¼”, 3/8”, ½”, 3/4”, 1”, II/4”, II/2”, 2”, 21/2”, 3”, 31/2”, 4”, 5”, 6”, 8”, 10”, 12”, 14”, 16”, 18”, 20”, 22”, 24”, 26”, 30”, e 36”.
Os diâmetros nominais de II/4”, 21/2”, 31/2” e 5”, embora constem nos catálogos, são poucos usados na prática. Os tubos de diâmetro acima de 36” não são padronizados, sendo fabricados apenas por encomenda, e somente com costura, pelos processos de fabricação por solda. A normalização dimensional das normas ANSI.B.36.10 e 36.19, que acabamos de descrever, foi adotada pela norma brasileira P-PB-225.
Para os tubos sem costura os comprimentos nunca são valores fixos, porque dependem do peso do lingote de que é feito o tubo, variando na prática entre 6 e 10 m, embora existam tubos com comprimentos de até 16 m. Os tubos com costura podem ser fabricados em
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Os “tubos para condução” são sempre referidos ao seu diâmetro nominal. Para a encomenda ou requisição de tubos os seguintes dados devem ser indicados.: Quantidade (em unidades de comprimento ou de peso), diâmetro nominal, espessura de parede ou número de série, norma dimensional que deva ser obedecida, descrição completa do material (especificação e grau), processos de fabricação e de acabamento, tipo de extremidades (lisa, chanfrada, rosqueada etc.), especificação de chanfro ou da rosca, tipo de acabamento externo ou de revestimento interno, se houverem. Exemplo: 10.000 kg, 10” +, série 40, ANSI.B.36.10, ASTM-A-53.Gr.B, sem costura, extremidades chanfradas de acordo com ANSI.B.16.25, pretos.
Tubos de aço fabricados no Brasil
São as seguintes, em resumo, as principais linhas de fabricação de tubos de aço no Brasil (tubos para condução):
Tubos de ferro fundido e de ferro forjado
Os tubos de ferro fundido são usados para água, gás, água salgada e esgoto, em serviços de baixa pressão, temperatura ambiente, e onde não ocorram grandes esforços mecânicos.
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Esses tubos têm boa resistência à corrosão, principalmente à corrosão do solo, e grande duração. Os tubos de boa qualidade são fabricados por fundição centrifugada. No Brasil há vários fabricantes de tubos de ferro fundido, que fabricam tubos de 2” até 24” de diâmetro externo (50mm a 600mm) com extremidades lisas, de ponta e bolsa, rosqueadas, e com flanges integrais, de acordo com as normas EB-43 e P-EB-137 da ABNT. Esses tubos são testados para pressões até 30 kg/cm 2. Os tubos de ferro forjado são conhecidos no comércio como “tubos de ferro galvanizado”, pelo fato de serem quase sempre galvanizados. Empregam-se esses tubos em tubulações industriais secundárias, de baixas pressões e temperaturas, para água, ar comprimido, condensado etc.; são também os tubos comumente usados em instalações prediais de água e gás. Esses tubos são fabricados pelos processos de solda de pressão e solda de resistência elétrica, até 4”, nos mesmos diâmetros e espessuras de parede dos tubos de aço. Os tubos de ferro forjado têm baixa resistência mecânica e boa resistência à corrosão, equivalente à do ferro fundido e bem melhor do que a do aço-carbono. Esse tubos resistem muito bem ao contato com a água, a atmosfera e o solo.
Fabricam-se também tubos de ferro fundido nodular e de ferros-ligados (ferro fundido com adição de Si, Cr ou Ni); esses materiais têm melhores qualidades mecânicas e maior resistência à corrosão do que o ferro fundido comum, sendo, entretanto, consideravelmente mais caros. O ferro-silício, por exemplo, que é a mais comum dessas ligas, pode chegar a conter até 14% de Si; é um material muito duro, resistindo muito bem ao ataque da maioria dos ácidos e com excepcional resistência à abrasão. A norma ANSI.B.31 só permite o uso de tubos fundidos para hidrocarbonetos e outros fluidos inflamáveis, dentro de unidades de processo, em tubulações enterradas, para temperaturas até 150ºC e pressões até 10kg/cm 2 ; em outros locais, a pressão permitida poderá chagar ir até 27 kg/cm 2. A mesma norma proíbe o uso desses tubos para fluidos tóxicos em quaisquer condições, (tubulações “Categoria M”) bem como para serviços em temperaturas inferiores a zero ºC.
Tubos de metais não-ferrosos
Fazendo-se uma comparação geral entre os metais não-ferrosos e o aço-carbono, podemos dizer que os metais não-ferrosos têm melhor resistência à corrosão e preço mais elevados; a maioria desses metais tem, em relação ao aço-carbono, menor resistência mecânica e menor resistência às altas temperaturas, apresentando, entretanto, melhor comportamento em baixas temperaturas. Devido principalmente ao seu alto custo, os tubos de metais não-ferrosos são poucos usados. Para muitos serviços corrosivos os metais não- ferrosos têm sido ultimamente substituídos pelos materiais plásticos com vantagens de preço e de resistência à corrosão.
1.Cobre e suas ligas – Fabricam-se tubos de uma grande variedade desses materiais, incluindo cobre comercialmente puro, e diversos tipos de latões e de cupro-níquel.
Esses tubos têm excelente resistência ao ataque da atmosfera, da água (inclusive água salgada), dos álcalis, dos ácidos diluídos, de muitos compostos orgânicos, e de numerosos outros fluidos corrosivos. As ligas de cobre estão sujeitas a severo efeito de corrosão sob- tensão quando em contato com amônia, aminas e outros compostos nitrados. Todos esses materiais podem ser empregados em serviços contínuos desde -180ºC até 200ºC.
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Esses metais têm propriedades extraordinárias tanto de resistência à corrosão, como resistência às temperaturas e qualidades mecânicas; além disso o peso específico é cerca da metade do peso específico dos aços. O comportamento em relação a numerosos meios fortemente corrosivos é melhor do que o dos aços inoxidáveis e das ligas de níquel.
Diâmetro e espessura dos tubos não-ferrosos
Os tubos de cobre, latão, cupro-níquel, alumínio e suas ligas, são fabricados em duas séries de diâmetros e espessuras.
Os tubos de chumbo são fabricados em diâmetros de ¼” φ a 12” φ, medidos pelo diâmetro interno, em várias espessuras, e vendidos em rolos. Os tubos de cobre são encontrados em barras rígidas de 6 m de comprimento, ou em rolos. Os tubos de latão e de alumínio, são encontrados apenas em barras rígidas geralmente com 6 m de comprimento. No Brasil fabricam-se tubos extrudados de cobre, latão e alumínio de 1/8” a 5” de diâmetro externo, com espessuras de parede de 1/16” a 1/8”. Os tubos de cobre estão padronizados na norma P-EB-64 da ABNT.
Tubos de materiais não-metálicos
Fabricam-se tubos de uma grande variedade de materiais não-metálicos dos quais os mais importantes são os seguintes:
1. Materiais plásticos – Para tubulações industriais é esse atualmente o grupo mais importante dos materiais não-metálicos; por essa razão veremos separadamente nos itens a seguir com mais detalhes. 2. Cimento-amianto – Os tubos de cimento-amianto (transite) são fabricados de argamassa de cimento e areia com armação de fibras de amianto. A resistência mecânica é pequena, só podendo ser usados para baixas pressões e onde não estejam sujeitos a grandes esforços externos. O cimento-amianto tem excelente resistência à atmosfera, ao solo, às águas neutras e alcalinas, à água salgada, aos álcalis, aos óleos e aos compostos orgânicos em geral. Para a maioria desses meios o material é completamente inerte, resistindo por tempo 19
indefinido. Os ácidos, águas ácidas e soluções ácidas atacam fortemente o cimento- amianto, que não deve ser usado para esses serviços. O principal emprego dos tubos de cimento-amianto é para tubulações de esgotos. O custo desses tubos é bem menor do que de outros que os poderiam substituir, como, por exemplo, os tubos de materiais plásticos ou de metais não-ferrosos.
Existem tubos de cimento-amianto até 36” de diâmetro, para pressões até 13 kg/cm 2. No Brasil fabricam-se tubos de cimento-amianto de dois tipos: Tubos de pressão, de 50 mm a 400 mm, nas classes 10, 15 e 20 para pressões de serviço de 5, 7,5 e 10 kg/cm 2 respectivamente, de acordo com a norma EB-109 da ABNT. Tubos de esgoto, de 50 mm a 500 mm ,tipo leve, para tubulações não enterradas, e tipo normal, para tubulações enterradas, todos para serviços sem pressão, de acordo com a norma EB-69 da ABNT.
3. Concreto armado – Os tubos de concreto armado são empregados principalmente para tubulações importantes (de grande diâmetro) de água e de esgoto. A resistência à corrosão é equivalente à dos tubos de cimento-amianto, sendo a resistência mecânica bem maior.
Existem três classes de tubos de concreto armado: Tubos com armação de vergalhões de aço colocados longitudinal e transversalmente, ou com armação de tela de aço. São usados para baixas pressões ( até 7 kg/cm 2 ) e pequenas sobrecargas. Tubos cuja armação é um tubo de chapa de aço embutido no concreto, tendo também a função de garantir a estanqueidade. Empregam-se para pressões até 10 kg/cm 2 , ou para pressões menores em serviços em que se queira garantia de estanqueidade. Tubos de concreto protendido, com armação de arame de aço de alta resistência, enrolado em espiral sob for tensão, de forma a colocar o concreto em compressão permanente. Esses tubos têm também uma armação secundária de tubo de chapa de aço, para garantir a estanqueidade. São os tubos de melhor qualidade, empregados para pressões até 40 kg/ cm 2 , em serviços de responsabilidade e com fortes sobrecargas. Os tubos de concreto armado são fabricados quase todos por fundição centrifugada e vibrada, com diâmetros a partir de 25 cm até 350 cm, e com comprimentos geralmente de 1 m a 2 m. Esses tubos estão padronizados na norma EB-103 da ABNT.
4. Barro vidrado – Os tubos de barro vidrado, também chamados de “manilhas”, têm excelente resistência à corrosão, sendo inertes em relação ao solo, a atmosfera e à maioria dos fluidos corrosivos. A resistência mecânica é baixa, sendo entretanto um pouco melhor do que a dos tubos de cimento-amianto. As manilhas são empregadas quase exclusivamente para tubulações de esgoto, e são fabricadas em comprimentos curtos (1 m aprox) com diâmetros nominais de 50 a 500 mm, e com extremidades de ponta e bolsa. Os tubos de barro vidrado estão padronizados na norma EB-S da ABNT. 5. Vidro, cerâmica – São tubos de uso e de fabricação raros, empregados apenas em serviços especiais de alta corrosão ou quando se exija absoluta pureza do fluido circulante. O vidro é o material de melhor resistência que existe a todos os meios corrosivos. Os tubos de vidro e de cerâmica são empregados apenas em diâmetros pequenos, até 10 cm no máximo.
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