Nas indústrias químicas e petrolíferas modernas,tubos de aço sem costuraComo material fundamental essencial, os tubos desempenham a função crucial de transportar fluidos corrosivos, de alta temperatura e alta pressão. Seu desempenho está diretamente relacionado à segurança operacional e à eficiência produtiva dos equipamentos.
Primeiramente, as características do material e as principais vantagens dos tubos de aço sem costura.
Devido à sua estrutura integrada e sem costuras, os tubos de aço sem costura superam significativamente os tubos de aço soldados em capacidade de suportar pressão e desempenho de vedação. Por exemplo, os tubos de aço sem costura para plantas de craqueamento de petróleo devem suportar temperaturas superiores a 450 °C e corrosão por sulfeto de hidrogênio. Eles são normalmente fabricados em aço-liga Cr-Mo (como o 15CrMoG) ou aço inoxidável austenítico (como o 0Cr18Ni9). Esses tubos devem atender à norma GB5310 “Tubos de Aço Sem Costura para Caldeiras de Alta Pressão” e possuir uma resistência à tração de pelo menos 415 MPa e uma resistência ao escoamento de pelo menos 205 MPa.
Em segundo lugar, cenários de aplicação típicos e parâmetros técnicos de tubos de aço sem costura.
1. Unidades de Refino: A linha de transferência da unidade de destilação atmosférica e a vácuo utiliza tubos sem costura de grande diâmetro, variando de 219 mm a 813 mm, com pressão de operação de até 4 MPa. Os separadores ciclônicos regeneradores da unidade de craqueamento catalítico requerem tubos de aço inoxidável 310S resistentes ao calor para suportar a erosão dos gases de combustão a 900 °C.
2. Unidades de Craqueamento de Etileno: Os dados indicam que os tubos da seção de convecção dos fornos de craqueamento são, em sua maioria, fabricados com tubos fundidos centrifugamente de HP40Nb, que possuem um teor de cromo-níquel de 25Cr-35Ni e uma resistência à ruptura por fluência superior a 30MPa a 1000°C. 3. Gaseificador Químico de Carvão: Os tubos de transporte de escória para determinadas marcas de unidades de gaseificação de carvão exigem resistência tanto ao desgaste quanto à corrosão. Tubos compostos bimetálicos são frequentemente utilizados, com uma camada interna de ferro fundido com alto teor de cromo (HRC ≥ 58) e uma camada externa de aço carbono resistente à pressão.
Terceiro: Comparação dos sistemas de normas nacionais e internacionais para tubos de aço sem costura.
Os tubos petroquímicos do meu país seguem principalmente normas como GB/T8163 (transporte de fluidos) e GB9948 (craqueamento de petróleo), que estão alinhadas com as normas ASTM A335 (norma americana) e EN10216 (norma europeia). Tomando como exemplo o tubo de aço P91, os requisitos de energia de impacto das normas GB5310 e ASME A335 diferem significativamente: a norma nacional exige uma energia de impacto transversal de ≥ 40 J (a 20 °C), enquanto a norma americana exige uma energia de impacto longitudinal de ≥ 54 J.
Quarto: Pontos-chave de controle de qualidade para tubos de aço sem costura
1. Processo de fabricação: Os tubos de aço laminados a quente devem manter uma temperatura final de laminação de 50°C acima de Ar3 para evitar o empenamento; os tubos trefilados a frio requerem recozimento intermediário para eliminar o endurecimento por trabalho.
2. Tecnologia de Inspeção: Além dos ensaios ultrassônicos convencionais, tubos de aço de grande diâmetro e paredes espessas devem ser inspecionados quanto a defeitos de delaminação utilizando TOFD (Difração por Tempo de Voo). Tubos de aço que operam em altas temperaturas devem ser submetidos a ensaios de corrosão intergranular (por exemplo, método GB/T4334E).
3. Instalação no local: A pressão do teste hidráulico deve ser 1,5 vezes a pressão de projeto, com um tempo de manutenção de pelo menos 10 minutos. Um projeto petroquímico demonstrou que o excesso de íons cloreto (>25 ppm) na água de teste causou fissuração por corrosão sob tensão em tubos de aço austenítico.
Quinto, Tendências de Inovação e Desenvolvimento Tecnológico em Tubos de Aço Sem Costura
1. Melhoria do material: Um instituto de engenharia está promovendo o aço inoxidável de grão fino TP347HFG, que oferece resistência à fadiga 20% maior do que o TP347 convencional e é adequado para condições operacionais ultra-supercríticas a 700°C.
2. Tecnologia de Compósitos: Tubos de compósito de titânio/aço produzidos por meio de métodos de compósito explosivo e laminação a quente oferecem um custo 60% menor do que tubos de titânio puro e têm sido utilizados com sucesso em fábricas de ácido acético. 3. Monitoramento Inteligente: Um sistema de monitoramento de corrosão online baseado em sensores de fibra óptica pode fornecer alertas precoces de alterações na espessura da parede com precisão de 0,1 mm. A aplicação em uma refinaria estendeu os ciclos de manutenção de três para cinco anos.
Com o avanço das metas de “carbono duplo”, os tubos de aço para usinas de hidrogênio verde enfrentam novos desafios. Pesquisas existentes indicam que os dutos relacionados ao hidrogênio exigem o desenvolvimento de novos aços reforçados por dispersão de óxidos (ODS), que podem reduzir a permeabilidade ao hidrogênio em duas ordens de magnitude em comparação com os aços tradicionais. Simultaneamente, a tecnologia de gêmeos digitais está sendo promovida e aplicada ao longo de todo o ciclo de vida do duto. Utilizando modelagem 3D, ela fornece previsões em tempo real da vida útil restante e suporte de dados para manutenção preventiva.
Conclusão
A evolução tecnológica dos tubos de aço sem costura para aplicações petroquímicas tem acompanhado de perto as necessidades da indústria. Do controle microestrutural na ciência dos materiais à otimização do desempenho macroscópico em aplicações de engenharia, cada detalhe incorpora a sabedoria da manufatura moderna. Com avanços no processamento profundo e a penetração de tecnologias inteligentes, este campo tradicional será revitalizado, garantindo a operação segura e eficiente dos setores de energia e química.
Data da publicação: 05/08/2025