ASTM A335M: Especificação padrão para tubo de liga de aço ferrítico sem costura para serviço em alta temperatura
ASTM A335M: Especificação padrão para tubo de liga de aço ferrítico sem costura para serviço em alta temperatura
Esta norma é especificamente relevante para tubos feitos de ligas ferríticas usados em usinas de energia., refinarias, e outros ambientes industriais onde o desempenho em altas temperaturas é essencial. Os tubos são projetados para suportar temperaturas e pressões elevadas normalmente encontradas nessas aplicações.
Abaixo está uma análise detalhada dos aspectos técnicos da ASTM A335M com foco na composição química, propriedades mecânicas, testando, dimensões, e aplicações típicas.
1. Escopo da ASTM A335M
ASTM A335M cobre tubos de liga de aço ferrítico sem costura projetados para uso em serviços de alta temperatura, especificamente em aplicações onde a exposição a temperaturas elevadas (frequentemente excedendo 500°C ou 932°F) é necessário. Esses tubos são geralmente usados em:
- Usinas de energia (para linhas de vapor e água quente)
- Indústrias químicas e petroquímicas
- Indústrias de refino (para tubos em sistemas de alta pressão)
- Caldeiras e superaquecedores em sistemas de geração de energia.
A norma também inclui as propriedades mecânicas, requisitos de tratamento térmico, e especificações de composição química desses materiais para garantir um desempenho seguro e confiável sob as condições adversas em que são usados.
2. Composição química
A composição química da liga de aço usada nos tubos ASTM A335M desempenha um papel crítico na definição da resistência do material, resistência à oxidação, rastejar, e outras propriedades de alta temperatura.
Mesa 1: Composição química típica para tipos de tubos ASTM A335M
| Nota | C (Carbono) | Mn (Manganês) | E (Silício) | P (Fósforo) | S (Enxofre) | Cr (Cromo) | Mo (Molibdênio) | V (Vanádio) | Em (Níquel) | Cu (Cobre) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A335 P5 | 0.05–0,15% | 0.30–0,60% | 0.50% máx. | 0.025% máx. | 0.010% máx. | 4.00–6,00% | 0.45–0,65% | – | – | – |
| A335P9 | 0.06–0,15% | 0.30–0,60% | 0.50% máx. | 0.025% máx. | 0.010% máx. | 8.00–10,00% | 0.90–1,10% | – | – | – |
| A335 P11 | 0.05–0,15% | 0.30–0,60% | 0.50% máx. | 0.025% máx. | 0.010% máx. | 1.00–1,50% | 0.44–0,65% | – | – | – |
| A335 P22 | 0.05–0,15% | 0.30–0,60% | 0.50% máx. | 0.025% máx. | 0.010% máx. | 2.25–2,75% | 1.00–1,25% | – | – | – |
| A335 P91 | 0.08–0,12% | 0.30–0,60% | 0.50% máx. | 0.025% máx. | 0.010% máx. | 8.00–9,50% | 0.85–1,05% | 0.18–0,25% | 0.20–0,60% | – |
- Notas:
- P5, P9, P11, P22, P91 representa vários tipos de aço ferrítico que são usados com base na faixa de temperatura e requisitos mecânicos específicos.
- O cromo (Cr) o conteúdo desempenha um papel significativo na resistência do tubo à oxidação, especialmente em altas temperaturas.
- Molibdênio (Mo) ajuda a melhorar a resistência à fluência, que é essencial para aplicações de alta temperatura.
- Vanádio (V) em P91 ajuda a melhorar a resistência do aço e a resistência à fadiga térmica.
3. Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas dos tubos ASTM A335M são críticas para sua aplicação em ambientes de alta temperatura. Essas propriedades incluem resistência à tração, força de rendimento, alongamento, dureza, e resistência ao impacto.
Mesa 2: Propriedades mecânicas de classes de tubos ASTM A335M
| Nota | Resistência à tracção (ksi) | Força de rendimento (ksi) | Alongamento (%) | Dureza (Brinell) |
|---|---|---|---|---|
| A335P5 | 60–85 | 30–60 | 20–30 | 140-200 |
| A335P9 | 75–90 | 50–75 | 20–30 | 160-220 |
| A335 P11 | 70–85 | 50–70 | 20–30 | 160-220 |
| A335 P22 | 65–85 | 45–60 | 20–30 | 160-220 |
| A335 P91 | 85–100 | 70–90 | 20–30 | 200-250 |
- A resistência à tração indica a capacidade do material de resistir à ruptura sob tensão.
- A resistência ao escoamento mede a capacidade do material de resistir à deformação sob tensão.
- O alongamento reflete a ductilidade ou capacidade do material de esticar sem quebrar..
- A dureza dá uma indicação da resistência do material à deformação da superfície, vestir, e arranhões.
4. Tratamento Térmico e Processo de Fabricação
Os tubos abrangidos pela ASTM A335M devem passar por tratamentos térmicos específicos para garantir sua operacionalidade em alta temperatura:
Processo de tratamento térmico:
- Normalização: Este processo envolve aquecer o tubo a uma temperatura ligeiramente acima da faixa crítica e depois deixá-lo esfriar ao ar.. Este processo refina a estrutura do grão, melhorando a força e a resistência.
- Temperamento: Depois de endurecer, os tubos podem ser temperados a uma temperatura mais baixa para reduzir a fragilidade, mantendo a resistência.
- Recozimento: Algumas classes podem exigir recozimento para obter melhor ductilidade e reduzir a dureza.
- Têmpera: O material pode ser temperado (resfriamento rápido) para endurecê-lo, especialmente em aplicações de alto estresse.
Processo de manufatura:
O tubo é formado a frio e laminado a quente no diâmetro e espessura necessários. Um processo preciso de formação contínua é empregado para garantir uniformidade na espessura e no diâmetro da parede, o que é crítico para resistência à pressão e temperatura. Depois de formar, o tubo é tratado termicamente, e muitas vezes sujeito a inspeção rigorosa para garantir a conformidade com as especificações.
5. Teste e Inspeção
Os tubos ASTM A335M devem passar por vários testes para garantir que atendam aos rigorosos requisitos de serviço em alta temperatura.
Tipos de teste:
- Teste de tração: Para medir a resistência e o alongamento do tubo sob tensão.
- Teste de impacto: Normalmente conduzido em temperaturas abaixo de zero para determinar a tenacidade do material e a resistência à fissuração.
- Teste de dureza: Para avaliar a resistência do material do tubo à deformação superficial.
- Teste hidrostático: Para verificar a integridade do tubo sob pressão interna.
- Teste ultrassônico: Para detectar falhas internas, garantindo que não haja defeitos que possam afetar a capacidade de manutenção do tubo em altas temperaturas.
6. Tolerâncias Dimensionais
As dimensões dos tubos ASTM A335M devem obedecer a tolerâncias rigorosas para garantir seu encaixe adequado em aplicações de alta pressão e alta temperatura..
Mesa 3: Tolerâncias dimensionais para tubos ASTM A335M
| Diâmetro externo (DE) | Espessura da parede | Comprimento |
|---|---|---|
| 2 polegadas para 24 polegadas | 0.250 polegadas para 1.000 polegadas | 12 pés para 24 pés |
| Sobre 24 polegadas | 0.250 polegadas para 1.000 polegadas | Comprimentos personalizados disponíveis |
- A espessura da parede é crítica para aplicações de pressão. Os tubos devem ser capazes de suportar altas pressões internas, então a espessura é escolhida com base nos requisitos específicos do serviço.
- Comprimento: Os tubos são normalmente produzidos em comprimentos fixos (geralmente 12 para 24 pés), mas comprimentos maiores podem ser personalizados dependendo das necessidades do cliente.
7. Aplicativos e casos de uso
Os tubos ASTM A335M são utilizados em ambientes onde alta resistência, resistência à oxidação, e a capacidade de suportar altas temperaturas são essenciais. Algumas aplicações principais incluem:
- Geração de energia: Em caldeiras, superaquecedores, e linhas de vapor, onde os tubos são expostos a vapor de alta pressão.
- Indústria Petroquímica: Usado em refinarias para tubulações que transportam fluidos corrosivos e de alta temperatura.
- Trocadores de calor industriais: Tubos usados para transferir calor entre fluidos enquanto suportam temperatura e pressão.
- Indústria de Combustíveis Fósseis: Em tubulações que transportam gases e fluidos de alta temperatura em usinas de energia.
