Diretriz: Tabela de compatibilidade de materiais de tubulação
Introdução
Selecionar os materiais de tubulação corretos é essencial para a segurança, eficiência e longevidade dos sistemas usados em indústrias como petróleo e gás, processamento químico e mineração. Cada uma dessas indústrias opera em ambientes severos, onde a tubulação deve resistir a altas pressões, temperaturas extremas e substâncias corrosivas. A escolha de materiais incompatíveis pode falhar, levando a um tempo de inatividade dispendioso, riscos ambientais e riscos de segurança. Este guia se aprofunda na Tabela de Compatibilidade de Materiais de Tubulação, os materiais de tubulação mais amplamente usados e sua compatibilidade com conexões, flanges, válvulas e fixadores, garantindo uma operação perfeita em vários campos industriais.
1. Visão geral dos principais materiais em sistemas de tubulação
Cada aplicação industrial vem com desafios únicos, exigindo materiais com propriedades específicas para suportar essas condições. Abaixo está uma análise dos principais materiais de tubulação e suas características:
Aço carbono (ASTM A106): Comumente usado em petróleo e gás para aplicações de temperatura e pressão moderadas. O aço carbono é forte, durável e econômico, tornando-o adequado para sistemas de tubulação em geral. No entanto, é propenso à corrosão sem proteção ou revestimentos adequados.
Liga de aço carbono (ASTM A335): Projetadas para serviços em altas temperaturas, ligas de aço carbono como P11, P22 e P5 contêm cromo e molibdênio, o que aumenta sua resistência e resistência à corrosão em temperaturas elevadas.
Aço Carbono de Baixa Temperatura (ASTM A333): Adequada para aplicações criogênicas, esta liga pode manter a ductilidade em temperaturas extremamente baixas, tornando-a ideal para sistemas de GNL, transporte de gás natural e armazenamento químico refrigerado.
Aço inoxidável (ASTM A312): Graus de aço inoxidável como 304, 316 e 347 oferecem excelente resistência à corrosão, alta resistência e boa conformabilidade. Eles são comumente usados em processamento químico, onde a resistência a vários produtos químicos é crucial.
API 5L (X42-X70): Graus API 5L como X42, X52 e X70 são amplamente usados na indústria de petróleo e gás, particularmente para oleodutos que transportam petróleo, gás e água sob alta pressão. Esses graus são conhecidos por sua resistência, tenacidade e soldabilidade.
Aço inoxidável duplex e super duplex (ASTM A790): Os aços inoxidáveis duplex (UNS S31803, S32205) e super duplex (UNS S32750, S32760) são conhecidos por sua resistência superior à corrosão, particularmente em ambientes ricos em cloreto, como plataformas offshore. Esses materiais fornecem alta resistência e excelente resistência à corrosão por pites e sob tensão.
2. Compatibilidade com conexões, flanges, válvulas e fixadores
A compatibilidade entre tubos e outros componentes como conexões, flanges, válvulas e parafusos é essencial para garantir uma conexão segura, sem vazamentos e durável. Abaixo, exploramos como diferentes materiais combinam entre esses componentes.
2.1 Sistemas de tubulação de aço carbono
Tubos: ASTM A106 (Gr A/B/C) é o padrão para tubulações de aço carbono de alta temperatura.
Acessórios:Conexões de tubos de aço carbono normalmente estão em conformidade com ASTM A234 Gr WPB para configurações soldadas.
Flanges: ASTM A105 é a melhor opção para flanges de aço carbono forjado.
Válvulas: As válvulas ASTM A216 Gr WCB são compatíveis com tubos de aço carbono, oferecendo durabilidade e desempenho de alta pressão.
Fixadores: Parafusos e porcas ASTM A193 Gr B7 e A194 Gr 2H são normalmente usados para fixar flanges e outras conexões em sistemas de aço carbono.
2.2 Sistemas de tubulação de aço de liga (serviço de alta temperatura)
Tubos: ASTM A335 (Gr P1, P11, P22) é um produto básico para tubulações de alta temperatura em refinarias e usinas de energia.
Acessórios: Conexões de aço-liga feitas conforme ASTM A234 série WP oferecem boa soldabilidade e combinam com tubos da série P.
Flanges: ASTM A182 Gr F11 ou F22 são comuns para material de flange, dependendo do grau do tubo.
Válvulas: Para ligas de alta temperatura, as válvulas ASTM A217 Gr WC6 ou WC9 proporcionam desempenho confiável.
Fixadores: ASTM A193 Gr B7 com porcas A194 Gr 2H é uma combinação típica para aplicações de aço-liga.
2.3 Aço de liga de baixa temperatura
Tubos: ASTM A333 (Gr 6 e 3) para aplicações até -45°C, frequentemente usado em ambientes criogênicos.
Acessórios: ASTM A420 Gr WPL6 e WPL3 são conexões de baixa temperatura compatíveis com tubos A333.
Flanges: Flanges ASTM A350 Gr LF2/LF3 são usados em conjunto com tubulações de baixa temperatura.
Válvulas: As válvulas ASTM A352 Gr LCB ou LC3 são projetadas para serviços em baixas temperaturas.
Fixadores: Parafusos ASTM A320 Gr L7 e porcas A194 Gr 7 garantem conexões duráveis em baixas temperaturas.
2.4 Sistemas de tubulação de aço inoxidável
Tubos:O aço inoxidável austenítico, como ASTM A312 Gr TP304 e TP316, é ideal para sistemas resistentes à corrosão.
Acessórios: As conexões ASTM A403 (WP304/WP316) são amplamente utilizadas com tubulações de aço inoxidável para aplicações químicas e marítimas.
Flanges: Flanges ASTM A182 Gr F304/F316 complementam os materiais dos tubos.
Válvulas: As válvulas A182 Gr F304/F316 são altamente resistentes a meios corrosivos, tornando-as adequadas para plantas químicas e ambientes offshore.
Fixadores: Parafusos ASTM A193 Gr B8/B8M com porcas A194 Gr 8/8M são apropriados para montagens de aço inoxidável, garantindo resistência à corrosão.
2.5 Graus API 5L para oleodutos e gasodutos
Tubos: Os graus API 5L X42, X52, X65 e X70 oferecem alta resistência, flexibilidade e tenacidade para oleodutos e gasodutos, especialmente em aplicações onshore e offshore.
Acessórios: Conexões de alto rendimento, como ASTM A860 Gr WPHY (42-70), correspondem à resistência dos tubos API 5L.
Flanges: Flanges ASTM A694 Gr F42 a F70 são adequados para tubulações de alta pressão.
Válvulas: Válvulas API 6D e ASTM A216 Gr WCB/WC6 são padrão nesses ambientes de alta pressão.
Fixadores: Parafusos em conformidade com ASTM A193 Gr B7 e porcas em conformidade com ASTM A194 Gr 2H garantem conexões seguras e de alta pressão.
2.6 Sistemas de Aço Inoxidável Duplex e Super Duplex
Tubos: Tubos de aço inoxidável duplex (UNS S31803/S32205) e super duplex (UNS S32750/S32760) são altamente resistentes à corrosão geral e localizada em ambientes de cloreto, tornando-os ideais para produção de petróleo offshore e plantas de dessalinização.
Acessórios: As conexões ASTM A815 Gr WP31803 e WP32750 oferecem resistência à corrosão e resistência mecânica correspondentes.
Flanges: Flanges ASTM A182 Gr F51/F53 são padrão para sistemas duplex.
Válvulas: Válvulas duplex, como ASTM A182 Gr F51/F55, oferecem resistência superior à corrosão localizada.
Fixadores: Parafusos de alta resistência ASTM A193 Gr B7/B8M e porcas ASTM A194 Gr 7/8M são comumente usados.
Tabela de compatibilidade de materiais de tubulação
| Material | Tubos | Acessórios | Flanges | Válvulas | Parafusos e porcas |
| Aço carbono | A106 Gr.A A106 Gr.B A106 Gr.C |
A234 WPA A234 WPB A234 WPC |
A105 | A216 WCB | A193 Gr.B7 A194 Gr.2H |
| Liga de aço carbono de alta temperatura | A335 P1 A335 P11 A335 P12 A335 P22 A335 P5 A335 P9 A335 P91 A225 P92 |
A234 WP1 A234 WP11 A234 WP12 A234 WP22 A234 WP5 A234 WP9 A234 WP91 A234 WP92 |
A182 F1 A182 F11 A182 F12 A182 F22 A182 F5 A182 F9 A182 F91 A182 F92 |
A217 WC1 A217 WC11 A217 WC12 A217 WC22 A217 WC5 A217 WC9 A217 WC91 A217 WC92 |
A193 Gr.B7 A194 Gr.2H |
| Aço Carbono Baixa Temperatura | A333 Gr.6 A333 Gr.3 A333 Gr.1 |
A420 WPL6 A420 WPL3 A420 WPL1 |
A350 LF6 A350 LF3 A350 LF1 |
A352 LC6 A352 LC3 A352 LC1 |
A320 Gr.L7 A194 Gr.7 |
| Aço inoxidável austenítico | A312 TP304 A312 TP316 A312 TP321 A312 TP347 |
A403 WP304 A403 WP316 A403 WP321 A403 WP347 |
A182 F304 A182 F316 A182 F321 A182 F347 |
A182 F304 A182 F316 A182 F321 A182 F347 |
A193 Gr.B8 A194 Gr.8 |
| Tubo de linha API 5L | API 5L X42 API 5L X46 API 5L X52 API 5L X56 API 5L X60 API 5L X65 API 5L X70 |
A860 WPHY 42 A860 WPHY 46 A860 WPHY 52 A860 WPHY 56 A860 WPHY 60 A860 WPHY 65 A860 WPHY 70 |
A694 F42 A694 F46 A694 F52 A694 F56 A694 F60 A694 F65 A694 F70 |
API 6D A216 WCB |
A193 Gr.B7 A194 Gr.2H |
| Aço inoxidável duplex | A790 UNS S31803 A790 UNS S32205 |
A815 WP31803 A815 WP32205 |
A182 F51 A182 F60 |
A182 F51 A182 F60 |
A193 Gr.B7 A194 Gr.7 |
| Super Duplex Aço Inoxidável | A790 UNS S32750 A790 UNS S32760 |
A815 WPS32750 A815 WPS32760 |
A182 F53 A182 F55 |
A182 F53 A182 F55 |
A193 Gr.B8M A194 Gr.8M |
3. Principais considerações para seleção de materiais
Temperatura:Aplicações de alta temperatura exigem materiais que possam manter propriedades mecânicas em temperaturas elevadas, como ASTM A335 para ligas de aço ou aços inoxidáveis duplex A790.
Ambiente Corrosivo: Aplicações offshore e de processamento químico envolvem exposição a substâncias altamente corrosivas, como cloretos, ácidos e álcalis. Aço inoxidável, duplex e ligas super duplex fornecem excelente resistência a esses ambientes.
Pressão: Ambientes de alta pressão, como oleodutos de petróleo e gás, exigem materiais como graus API 5L combinados com conexões, válvulas e fixadores de alto rendimento.
Resiliência a baixas temperaturas: Sistemas criogênicos ou refrigerados, como os que manipulam GNL, necessitam de materiais como o ASTM A333, que mantêm sua resistência em baixas temperaturas.
4. Conclusão
Nas indústrias de petróleo e gás, processamento químico e mineração, a seleção adequada de materiais para sistemas de tubulação é um aspecto crítico da confiabilidade e segurança do sistema. Entender a compatibilidade entre tubos, conexões, flanges, válvulas e fixadores garante a durabilidade e o desempenho de todo o sistema. Ao usar materiais como API 5L, ASTM A106, A335, A312 e aços inoxidáveis duplex, você pode combinar os componentes certos com seus requisitos operacionais específicos, garantindo longevidade e minimizando o tempo de inatividade devido à corrosão ou falha mecânica.
Ao selecionar materiais, sempre consulte especialistas em materiais e engenheiros para avaliar as necessidades precisas da sua aplicação, levando em consideração pressão, temperatura, exposição corrosiva e tensões mecânicas.
