Ao especificar o pipe para um novo projeto, a primeira bifurcação no caminho raramente é uma questão de nota - é umaquestão-material básica: aço inoxidável ou aço carbono? Ambos movem fluido e gás, ambos vêm em formas soldadas e contínuas, e ambos são medidos em tabelas e polegadas. Mas eles se comportam de maneira muito diferente em campo, e a escolha errada pode custar uma fortuna no início (ex-especificação do aço inoxidável) ou uma fortuna depois (tempo de inatividade por corrosão em aço carbono). Este guia divide os dois nas dimensões que realmente decidem uma especificação.
1. O que cada tubo realmente é
Tubo de aço carbono
O tubo de aço carbono é uma liga de ferro-carbono (aproximadamente0,05%–1,5% de carbono, com manganês, silício e vestígios de enxofre/fósforo) eessencialmente sem cromo(tipicamente<0.5%, far below the 10.5% threshold that defines stainless). Its corrosion resistance comes only from a thin, unstable iron-oxide film that forms in air - which is why bare carbon steel rusts quickly in moisture. Common grades include A53, A106, API 5L, A500 and A333 (low-temp). It is produced as seamless (hot-rolled billet) or welded (ERW/LSAW/SSAW).
Tubo de aço inoxidável
O tubo de aço inoxidável é um aço-rico em cromo - por definiçãoMaior ou igual a 10,5% de cromo- que forma um filme passivo de Cr₂O₃ denso e autocurativo. No momento em que a superfície é arranhada na presença de oxigênio, o filme se reforma, razão pela qual o aço inoxidável resiste à ferrugem. Dentro do inoxidável existem famílias:austenítico(304/L, 316/L, 317L, 310S, duplex 2205/2507),ferrítico(430), emartensítico(410). A tubulação comercial é dominada por classes austeníticas e duplex conforme ASTM A312, A213, A269, A789/A790 (duplex) e A358/A778 (soldada).
| Atributo | Tubo de aço carbono | Tubo de aço inoxidável |
|---|---|---|
| Conteúdo de cromo | < 0.5% (none intentionally) | Maior ou igual a 10,5% (normalmente 11%–26%) |
| Filme passivo | Não (enferruja na umidade) | Sim, - camada de Cr₂O₃ autocurativa- |
| Notas típicas | A53, A106, API 5L, A500, A333 | 304/L, 316/L, 317L, 310S, 2205, 2507 |
| Custo relativo do material | 1× (linha de base) | 3×–6× |
| Densidade | ~7,85g/cm³ | ~7,9–8,0 g/cm³ (semelhante) |
2. As 8 dimensões que decidem uma especificação
| Dimensão | Aço carbono | Aço inoxidável |
|---|---|---|
| Resistência à corrosão | Pobre em umidade/produtos químicos; necessita de revestimento, pintura ou proteção catódica | Excelente em umidade, muitos produtos químicos e cloretos (depende do grau-) |
| Força | Alto rendimento pelo dinheiro; melhor resistência-em{1}}custo em temperatura ambiente | Rendimento comparável ou superior (duplex 2205 ~ 2× 316L); mais forte por peso em serviço de corrosão |
| Peso | ~7,85 g/cm³ - ligeiramente mais leve | ~7,9–8,0 g/cm³ - essencialmente igual |
| Custo | Baixo material + baixo custo de fabricação | 3×–6× custo de material; fabricação semelhante |
| Soldabilidade | Simples com controle de pré/pós-aquecimento em seções mais espessas | Fácil para série 300-; graus "L" de baixo carbono evitam sensibilização; precisa de purga para algumas soldas |
| Faixa de temperatura | Bom; A333 para criogênico, mas perde resistência acima de ~400 graus | 316L a ~800 graus, 310S a ~1150 graus contínuo; existem graus de fragilização |
| Manutenção/vida | Revestimento recorrente + inspeção; vida útil mais curta em corrosão | Manutenção quase{0}}zero; décadas em serviço |
| Higiene/limpeza | Não é adequado para alimentos/farmacêuticos sem forro | Não-poroso, lavável, compatível com FDA/3-A |
3. Vantagens deTubo de aço carbono
O aço carbono conquista seu lugar na maioria dos sistemas de tubulação em todo o mundo por razões claras:
Menor custo instalado.O material e a fabricação são muito mais baratos e, para serviços secos, limpos ou enterrados-e-revestidos, esse é o padrão econômico.
Alta resistência por dólar.Para serviços estruturais e não corrosivos de alta-pressão-, o aço carbono oferece maior limite de escoamento por orçamento do que qualquer tipo de aço inoxidável.
Excelente para proteção contra incêndio, água, vapor e estrutural.O tubo de sprinklers contra incêndio A53/A135, as linhas de vapor A106, as linhas de transmissão API 5L e a tubulação estrutural A500 são maduros, abundantes e de origem rápida.
Fácil de revestir e alinhar.O aço carbono-revestido com epóxi-e galvanizado e com revestimento de cimento processa água potável e serviços enterrados de maneira econômica.
Nenhum risco de fornecimento de cromo.Não exposto à volatilidade dos preços do níquel/cromo que influencia os custos dos inoxidáveis.
4. Vantagens deTubo de aço inoxidável
O aço inoxidável justifica seu prêmio onde predominam a corrosão, a higiene ou o custo do ciclo de vida:
Resistência à corrosão que dura décadas.O filme passivo evita umidade, muitos ácidos e cloretos - eliminando programas recorrentes de revestimento e inspeção.
Menor custo total de propriedade.Embora o material seja 3×–6× mais caro, a ausência de manutenção contra corrosão, tempo de inatividade e substituição antecipada muitas vezes torna o aço inoxidável mais barato em um horizonte de 20–30 anos.
Nota-selecionada para a mídia.304/L para serviço geral,316/L com PREN ≈ 25para marinha/química,317L (PREN ≈ 29–31)para resistência mais forte a ácidos/cloretos, 310S para calor de ~1150 graus eduplex 2205 (PREN ≈ 34–35)para água do mar e alta resistência.
Higiênico e lavável.Obrigatório nas linhas de alimentos, bebidas, laticínios, farmacêutica e semicondutores (3-A, FDA, ASME BPE).
Opções de alta-temperatura e criogênicas.Do serviço de forno 310S aos tipos de GNL criogênico, o aço inoxidável cobre extremos que o aço carbono não pode.
5. Onde cada um deve ser especificado
Especifique o aço carbono quando…
O meio está limpo, seco ou compatível com revestimento/revestimento (sprinklers contra incêndio, HVAC, estrutural, rede de água enterrada).
O orçamento é a principal restrição e a corrosão é controlada pelo revestimento + proteção catódica.
O serviço é de alto-volume e baixa-transmissão de corrosão (linhas de coleta de petróleo e gás API 5L, vapor, água de processo não{3}}corrosiva).
Tubulação estrutural (A500) onde a aparência e a corrosão são secundárias à carga.
Especifique o aço inoxidável quando…
O meio é corrosivo: ácidos, cloretos, água do mar, alvejantes, sulfetos ou qualquer combinação de umidade + oxigênio + contaminante.
A higiene é importante: alimentos, produtos farmacêuticos, laticínios, cerveja, cosméticos,-água pura e semicondutores.
O custo do ciclo de vida supera o primeiro custo: fábricas offshore, remotas ou de difícil-fechamento-onde um vazamento é catastrófico.
Está envolvida temperatura alta ou criogênica, ou o projeto precisa de uma parede fina de alta-resistência (duplex).
6. Visão geral dos padrões
| Propósito | Aço carbono | Aço inoxidável |
|---|---|---|
| Tubo sem costura | A106, A53, API 5L, A333 | A312, A213, A269, A789/A790 |
| Tubo soldado | A53, API 5L, A500, A252 | A312, A358, A778, A928 (CLAD/EFW) |
| Tubo estrutural | A500, A501 | A554 (mecânico) |
| Temperatura-baixa | A333 | 316/304 classes criogênicas |
| Alta-temperatura | Limitado acima de ~400 graus | 310S, 321, 347 (até ~1150 graus) |
Perguntas frequentes
O tubo de aço inoxidável é mais forte do que o tubo de aço carbono?
Não automaticamente. Em uma base por{1}}dólar, o aço carbono é mais forte, mas em uma base de-peso e corrosão-o aço inoxidável (especialmente duplex 2205) pode ser mais forte. O limite de rendimento varia mais por grau do que por família base.
Por que o tubo de aço inoxidável é muito mais caro?
Ele contém 10,5% a 26% de cromo mais níquel, molibdênio e outras ligas, com fusão-que consome muita energia e controle de qualidade mais rigoroso. O custo do material é normalmente 3×–6× aço carbono, embora o custo de fabricação seja semelhante.
O tubo de aço carbono pode ser usado para água potável?
Sim, quando devidamente revestido ou revestido (revestido-de cimento, epóxi ou galvanizado). Para sistemas potáveis expostos ou higiênicos, o aço inoxidável 304/L é preferido para facilidade de limpeza e longevidade.
O que dura mais?
Em serviços corrosivos ou higiênicos, o aço inoxidável supera facilmente o aço carbono em décadas com quase{0}}manutenção. Em serviços secos, revestidos e com baixa{2}}corrosão, o aço carbono tem um bom desempenho durante sua vida útil por uma fração do custo.
Posso soldar aço inoxidável em aço carbono?
Sim, usando enchimentos compatíveis (por exemplo, 309L/309Mo) para colmatar a química - comum em juntas de transição e revestimentos. O procedimento adequado evita a migração e sensibilização do carbono.
