22/04/2013 2 - lcsimei.files.wordpress.com 17 ASME B31.3 - Process Piping Esta seção inclui: a) Referencias para especificações de materiais aceitáveis

22/04/2013 1

2012

22/04/2013 2

22/04/2013 3

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


http://www.pipesystem.com.br/Artigos_Tecnicos/Tubos_Aco/Normas_Tubos/normas_tubos.html












22/04/2013 6

Conceitos e Definições

22/04/2013 7


MANGUEIRAS (hose) =

condutores comumente

controlados/regidos pelo

diâmetro interno (D.I.).

TUBO (tube) =



diâmetro externo (D.E.).

CANO (pipe) =



diâmetro da linha neutra

(D.N.).

22/04/2013 8


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.


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).


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.


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:


22/04/2013 13


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 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 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.


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.


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)


22/04/2013 19


Identificação por Cores, das Tubulações nas Áreas

22/04/2013 20

Materiais de Construção para

Tubulações

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.


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


22/04/2013 23


Propriedades Mecânicas

Diagrama Tensão X

Deformação

22/04/2013 24

Tração

22/04/2013 25

Tração

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.


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


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.


22/04/2013 29

Variação do módulo de elasticidade com a temperatura.

Variação do alongamento com a temperatura para o aço-carbono.


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.


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)



22/04/2013 32

Curvas de fluência do aço-carbono a 450º C.



22/04/2013 33

Curvas de fluência a tensão constante.



22/04/2013 34

Consideração da fluência no projeto.

Composição química e tamanho de grão;



22/04/2013 35

Materiais dúteis em temperatura ambiente, podem tornar-se frágeis quando

em baixa temperatura.

Comportamento dúctil e frágil dos metais.


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.


Fragilidade a Baixa-temperatura

22/04/2013 37


Fonte: Imagens da Internet.

22/04/2013 38

Charpy

Izod

Corpos de Prova P/Testes de Impacto


22/04/2013 39

Vaso Rompido por Fratura Frágil


Fonte: Materiais para equipamentos de processo, P.C. Silva Telles, Ed Interciência.

22/04/2013 40


Descontinuidades Geométricas E Modos De Atenuá-las


22/04/2013 41




22/04/2013 42




22/04/2013 43



22/04/2013 44


22/04/2013 45


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



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 47

22/04/2013 48



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


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


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)



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.



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.



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



22/04/2013 55

Diagrama de Equilíbrio da Liga Fe-C


22/04/2013 56

Fonte: Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução, W.D.Callister Jr, Ed LTC.

Diagrama de Transformação Isotérmica


22/04/2013 57

Influência do Teor de Carbono Nas Propiedades Mecânicas


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.


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


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


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


22/04/2013 62



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


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


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


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


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.



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



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


• Confere maior resistência mecânica a baixa e alta

temperatura;

• Aumenta a resistência a corrosão.

22/04/2013 70


Oxidação ao Ar – Influência do Cr.


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.


22/04/2013 72

Resistência ao impacto do aço-

liga 3 ½ % Ni e do Níquel.


Tenacidade: Influência do Ni.


22/04/2013 73



22/04/2013 74



22/04/2013 75



22/04/2013 76



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


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


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


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.


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.


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.


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 .


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


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

22/04/2013 85

Fim !!!

Documents

22/04/2013 2 - lcsimei.files.wordpress.com 17 ASME B31.3 - Process Piping Esta seção inclui: a) Referencias para especificações de materiais aceitáveis