TUBULAES INDUSTRIASAutor: Paulo Afonso Carneiro

TUBULAES INDUSTRIASMateriais

1 - ESPECIFICAES DE MATERIALPROPRIEDADESMECNICASPROCESO DE FABRICACINTENSESADMISSVEISCOMPOSICO QUMICAEMPREGO DO MATERIALESPECIFICAESASTMCONTROLE DE QUALIDADE

2- INFLUNCIA DA TEMPERATURA NO COMPORTAMENTO MECNICO DOS MATERIAISPROPRIEDADES MECNICAS MUDAM COM A TEMPERATURA (LIMITE DE RESISTNCIA, MDULO DE ELASTICIDADE).FRAGILIDADE BAIXA TEMPERATURA.DEFORMAES PERMANENTES POR FLUNCIA (CREEP).

A. VARIAO DO LIMITE DE RESISTNCIA COM A TEMPERATURAPODE-SE ESTABELECER PARA CADA MATERIAL UMA TEMPERATURA A PARTIR DA QUAL SUA RESISTNCIA MECNICA TO BAIXA, QUE SEU USO FICA ANTI-ECONMICO.Variao do limite de resistncia com a temperatura.

B. VARIAO DO MDULO DE ELASTICIDADE COM A TEMPERATURAVariao do mdulo de elasticidade com a temperatura.Variao do alongamento com a temperatura para o ao-carbono.

C. DEFORMAO POR FLUNCIA (CREEP)PONTOS DE INTERESSE:S1 - LIMITE DE PROPORCIONALIDADE (REGIME ELSTICO LEI HOOKE)S2 - LIMITE DE ESCOAMENTO (REGIME PLSTICO DEFORMAES PERMANENTES)S3 - LIMITE DE RESISTNCIA (TENSO DE RUPTURA) DEFORMAES PERMANENTES SO PRODUZIDAS A PARTIR DA TENSO S2S2 - CAUSA UMA CERTA DEFORMAO PLSTICA NO MATERIAL (A.C. 0,2 % Def.)1. INTRODUODIAGRAMA TENSO x DEFORMAO TPICO (ASTM A 53 Gr. B)

DEFORMAO POR FLUNCIADEFORMAO PERMANENTE, LENTA E PROGRESSIVA, QUE OCORRE COM O PASSAR DO TEMPO QUANDO O MATERIAL EST SUBMETIDO A UMA TENSO DE TRAO EM TEMPERATURA ELEVADA.A DEFORMAO PERMANENTE CAUSADA PELA FLUNCIA OCORRE COM TENSO MENOR QUE O LIMITE DE ESCOAMENTO (S2).

GRFICO DEFORMAO x TEMPOOA - DEFORMAO INICIAL AO SE APLICAR A CARGA (NO NECESSITA TEMPO, T = O).PODE SER PERMANENTE OU NO, DEPENDENDO DA CARGA.

AB - 1 FASE DE CREEP: A TAXA DE DEFORMAO DECRESCENTE.

BC - 2 FASE DE CREEP: A TAXA DE DEFORMAO CONSTANTE COM O TEMPO.

CD - 3 FASE DE CREEP: A TAXA DE DEFORMAO CRESCENTE COM O TEMPO, ATINGINDO A RUPTURA.

EE' - CONTRAO.Curva de fluncia

CURVAS DE FLUNCIAPARMETROS ENVOLVIDOS: TENSO, DEFORMAO, TEMPERATURA E TEMPO.CURVA TENSO x TEMPO DE RUPTURA.O TEMPO DE RUPTURA FUNO DA TENSO ATUANTE E DA TEMPERATURA.PODE-SE ESTABELECER UMA TENSO LIMITE DE TRABALHO PARA QUE O MATERIAL DURE CERTO TEMPO A DETERMINADA TEMPERATURA.Curvas tenso de ruptura x tempo para a ruptura(o valor inicial LR, o limite de resistncia para cada temperatura)

CURVAS DEFORMAO x TEMPOCurvas de fluncia do ao-carbono a 450 C.

CURVAS DEFORMAO x TEMPOCurvas de fluncia a tenso constante.

CONSIDERAO DA FLUNCIA NO PROJETOCOMPOSIO QUMICA E TAMANHO DE GROConsiderao de Projeto.

CONTROLE DO DANO DURANTE A VIDA TILPELA DEFORMAOPRECISOREPETIBILIDADELIMITE (1 %?; 5 %)TEMPO DE VIDATENSO CONHECIDATEMPERATURA CONHECIDAMETALOGRAFIAVAZIOS DE FLUNCIAPADRO DE COMPARAO

CONSIDERAES DE PROJETO

D. FRAGILIDADE BAIXA TEMPERATURA (1)MANTERIAIS DTEIS EM TEMPERATURA AMBIENTE, PODEM TORNAR-SE FRGEIS QUANDO EM BAIXA TEMPERATURA.

O COMPORTAMENTO FRGIL PODE SER VERIFICADO NA CURVA ENERGIA DE CHOQUE x TEMPERATURA (TEMPERATURA TRANSIO).Comportamento dctil e frgil dos metais.

D. FRAGILIDADE BAIXA TEMPERATURA (2)PODE-SE ESTABELECER LIMITE MNIMO DE TEMPERATURA PARA CADA MATERIAL, A PARTIR DO QUAL ELE SE FRAGILIZA.

COMO A FRATURA SE INICIA EM PONTOS DE CONCENTRAO DE TENSES, CERTOS DETALHES DEVEM SER EMPREGADOS NO PROJETO E NA CONSTRUO PARA ATENDER ESTE EFEITO.

D. FRAGILIDADE BAIXA TEMPERATURA (3)Comportamento dctil e frgil dos materiais metlicos

CORPOS DE PROVA P/TESTES DE IMPACTOCORPO DE PROVA CHARPY V-NOTCH.CORPO DE PROVA CHARPY KEY-HOLE.

MQUINA CHARPY

DETALHES DE PROJETO (1)Descontinuidades geomtricas e modos de atenu-las

DETALHES DE PROJETO (2)Descontinuidades geomtricas e modos de atenu-las

DETALHES DE PROJETO (3)Descontinuidades geomtricas e modos de atenu-las

TRINCA NO LANADOR

VASO ROMPIDO POR FRATURA FRGIL

3 - TUBOS DE AO CARBONOA. COMPOSIO QUMICA

DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DA LIGA Fe-C

INFLUNCIA DO TEOR DE CARBONO NAS PROPRIEDADES MECNICAS

INFLUNCIA DE OUTROS ELEMENTOS DE LIGAADIO DE MANGANS (Mn): AUMENTO DA RESISTNCIA MECNICA SEM GRANDE PREJUZO NA SOLDABILIDADE. ADIO DE SILCIO (Si) e ALUMNIO (Al): PRODUZ AOS ACALMADOS (KILLED STEELS) QUE APRESENTAM MENOR INCIDNCIA DE DEFEITOS INTERNOS E MAIOR UNIFORMIDADE DE COMPOSIO QUMICA. SO AOS DE ALTA QUALIDADE APROPRIADOS PARA TEMPERATURAS ELEVADAS (Si) E BAIXAS (Al). PRESENA DE FSFORO (P) e ENXOFRE (S): IMPUREZAS PREJUDICIAIS QUALIDADE DO AO E POR ISSO SUA PRESENA LIMITADA A VALORES MUITO BAIXOS. ADIO DE COBRE (Cu): MELHORA A RESISTNCIA CORROSO ATMOSFRICA.

EQUIVALENTE DE CARBONO

B. EFEITO DA TEMPERATURADIMINUIO DA RESISTNCIA MECNICAQUEDA ACENTUADA NA RESISTNCIA: a partir de 400 C. OXIDAO SUPERFICIAL: a partir de 530 C.GRAFITIZAO (PRECIPITAO DO CARBONO LIVRE) QUE TORNA O AO FRGIL: a partir de 440 C.DEFORMAES PERMANENTES POR FLUNCIA: a partir de 370 C.FRAGILIDADE BAIXA TEMPERATURA: a partir de 45 C.

C. EFEITO DA CORROSO EXTERNACORROSO ATMOSFRICA (ATMOSFERA INDUSTRIAL POLUDA): 0,30 mm/ano. PROTEO A BASE DE TINTAS.LINHAS ENTERRADAS: REVESTIMENTO COM TINTAS, COM RESINAS ou COM FITAS PLSTICAS e PROTEO CATDICA.D. EFEITO DA CORROSO INTERNATAXA MDIA ACEITVEL = 0,1 mm/ano.GUA SALGADA: NO USAR AO CARBONO.UTILIZAR GRFICOS DE TAXA DE CORROSO.

E. ASPECTOS DE SOLDABILIDADEATENDER S RECOMENDAES DA ASME B 31.3.

PREAQUECIMENTO A 80C E AQUECIMENTO ENTRE OS PASSES DE SOLDA EM PEAS COM ESPESSURAS SUPERIOES A 25 mm.

TRATAMENTO TRMICO DE ALVIO DE TENSES APS A SOLDAGEM, A 600 C, DURANTE 1 HORA PARA CADA 25 mm DE ESPESSURA, QUANDO A ESPESSURA MAIOR DO QUE 19 mm.

UTILIZAR ELETRODOS DE BAIXO H2 PARA:

. t > 25 mm. % C > 0,22 %. LE > 35 kg/mm2.

EXEMPLOS DE AOS CARBONO

4. TUBOS DE AOS LIGA E INOXIDVEISPRINCIPAIS ELEMENTOS DE LIGA ------ Cr, Ni, Mo. BAIXA LIGA ------- EL. LIGA 5 % MDIA LIGA ------- 5% EL. LIGA 10 % ALTA LIGA ------- EL. LIGA 10 % USADOS QUANDO A TEMPERATURA OU CONDIES ESPECFICAS (CORROSO, CONTAMINAO) IMPEDEM O USO DO AO CARBONO.A. INTRODUO INOXIDVEL MNIMO 12 % CrAUSTENTICOSDUPLEXFERRTICOSMARTENSTICOS DIFICULDADESDISPONIBILIDADEPREOSOLDABILIDADE

B. INFLUNCIA DOS ELEMENTOS DE LIGAMOLIBDNIO: AUMENTA RESISTNCIA FLUNCIANQUEL: DIMINUI A TEMPERATURA LIMITE DE UTILIZAOCROMOAUMENTA RESIST. OXIDAO EM TEMP. ELEVADAAUMENTA RESISTNCIA CORROSOAT 2 % AUMENTA RESISTNCIA FLUNCIA

OXIDAO AO AR: INFLUNCIA DO CROMOResistncia dos aos Cr corroso atmosfrica e pelo cido ntrico.

RESISTNCIA FLUNCIA: INFLUNCIA DO CROMO E MOLIBDNIO (AOS LIGA)MOLIBDNIO: AUMENTO NA RESISTNCIA FLUNCIATenso para ruptura por fluncia em 1.000 horas.

TENACIDADE: INFLUNCIA DO NQUELResistncia ao impacto do ao-liga 3 % Ni e do Nquel.

5. TUBOS DE FERRO FUNDIDOBAIXA RESISTNCIA MECNICA NAS LIGAESBOA RESISTNCIA CORROSOUSO EM H2O, H2O SALGADA, ESGOTO (BAIXA PRESSO)ESPECIFICAO: ASTM A 74; ASTM A 376. TUBOS DE MATERIAIS NO FERROSOS MELHOR RESISTNCIA CORROSO QUE O AO CARBONO MENOR RESISTNCIA MECNICA ( ? ) MELHOR COND. TRMICA MAIOR CUSTO

COBRE: ALTAS CONDUTIBILIDADES TRMICA e ELTRICA COBRE PURO - ASTM B 88; ASTM B 75; ASTM B 111.LATO = COBRE + ZINCO - ASTM B 111.BRONZE = COBRE + SILICIO - ASTM B 315. CUPRO - NQUEL - ASTM B 466.ALUMNIO: BAIXO PESO, ALTO K, USO EM BAIXAS TEMPASTM B 210; ASTM B 234; ASTM B 345. NQUEL: ALTA RESIST. CORROSO, RESIST. A ALTAS e BAIXAS TEMPERATURAS, ALTO CUSTONi COMERCIALMONEL (67 % Ni, 30 % Cu)INCONEL (72 % Ni, 15 % Cr; 8 % Fe)INCOLOY(42 % Ni, 22 % Cr; 20 % Fe, 3 % Mo; 2 % Cu)HASTELOY(60 % Ni, 28 % Mo, 5 % Fe, 2.5 % Co)

TABELA ISELEO DE TUBOS DE CONDUO DE AO CARBONO

APLICAO TPICADIMETRO NOMINALESPECIFICAO BSICATIPO DE FABRICAOALTERNATIVASUso exclusivo em Tubulao de gua1/2 a 10API 5L Gr. BSem Costura ou Com CosturaASTM A 53 Gr. BASTM A 12012 e MaioresAPI 5L Gr. BCom CosturaASTM A 53 Gr. BASTM A 120ASTM A 134ASTM A 135 Gr. BUso com Hidrocarbonetos ou Vapor com Temperatura at 400 C1/2 a 10 API 5L Gr. BSem Costura ou Com CosturaASTM A 53 Gr. BASTM A 106 Gr. BAPI 5L Gr. X 42 a X 8012 e MaioresAPI 5L Gr. BCom CosturaASTM A 671 Gr. CB 60ASTM A 672 Gr. B 60ASTM A 53 Gr. BAPI 5L Gr.X 42 a X 80ASTM A 106 Gr. BHidrocarbonetos ou Vapor com Temperatura at 430 C1/2 a 10ASTM A 106 Gr. BSem Costura-12 e MaioresASTM A 672 Gr. B 60Com CosturaASTM A 106 Gr. B

TABELA IISELEO DE TUBOS DE CONDUO DE AOS LIGA

APLICAO TPICATEMPERATURA CDIMETRO NOMINALESPECIFICAO BSICATIPO DE FABRICAOHidrocarbonetos e Vapor em Temperaturas Superiores 430 C

Finalidade:Resistir FlunciaAt 4801/2 a 10ASTM A 335 Gr. P1 (1/2% Mo)Sem Costura12 e MaioresASTM A 691 Gr. CM 75 (1/2% Mo)Com CosturaAt 5201/2 a 10ASTM A 335 Gr. P11(1 1/4% Cr 1/2% Mo)Sem Costura12 e MaioresASTM A 691 Gr. 1 1/4 Cr(1 1/4% Cr 1/2% Mo)Com CosturaAt 5701/2 a 10ASTM A 335 Gr. P22(2 1/4% Cr 1% Mo)Sem Costura12 e MaioresASTM A 691 Gr. 2 1/4 Cr(2 1/4% Cr 1% Mo)Com CosturaHidrocarbonetos em Temp. Superiores 430 CFinalidade: Resistir CorrosoAt 5701/2 a 10ASTM A 335 Gr. P5(5% Cr -1/2% Mo)Sem Costura12 e MaioresASTM A 691 Gr. 5 Cr(5% Cr -1/2% Mo)Com CosturaFluidos No Corrosivos em Baixa TemperaturaDe -46 a 51/2 a 10ASTM A 333 Gr. 6Sem Costura12 e MaioresASTM A 671 Gr. CC 60Com CosturaDe -60 a -461/2 a 10ASTM A 333 Gr. 7Sem Costura12 e MaioresASTM A 671 Gr. CF 65Com Costura

TABELA IIISELEO DE TUBOS DE CONDUO DE AOS INOXIDVEIS AUSTENTICOS

LIGA BSICADIMETROESPECIFICAO BSICATIPO DE FABRICAO18 Cr-8 NiTodos1. ASTM A 312 Gr. TP 304Com Costura e Sem Costura2. ASTM A 312 Gr. TP 321Com Costura e Sem Costura3. ASTM A 312 Gr. TP 347Com Costura e Sem Costura4. ASTM A 312 Gr. TP 304LCom Costura e Sem Costura18 Cr-8 Ni-2MoTodos1. ASTM A 312 Gr. TP 316Com Costura e Sem Costura2. ASTM A 312 Gr. TP 316LCom Costura e Sem Costura