No setor de transporte de petróleo e gás,Tubo de aço soldado com costura reta X100MComo representante do aço de alta resistência para tubulações, de acordo com a norma API 5L, o tubo de aço X80 está remodelando os padrões técnicos da indústria com suas propriedades mecânicas superiores e adaptabilidade de engenharia. Fabricado utilizando processos de soldagem por resistência elétrica de alta frequência (ERW) ou soldagem por arco submerso (SAWL), este tubo de aço com costura reta possui uma resistência mínima ao escoamento de 690 MPa, uma melhoria significativa em relação aos 551 MPa do tubo de aço X80 convencional, proporcionando uma nova solução de material para transporte de longa distância e alta pressão.
Em primeiro lugar, o avanço na ciência dos materiais para o tubo de aço soldado com costura reta X100M.
A principal vantagem do tubo de aço soldado com costura reta X100M reside em seu design inovador de liga. Utilizando a tecnologia de micro-ligação composta de Nb-Ti-Mo, combinada com o processo de laminação e resfriamento controlados (TMCP), a chapa de aço alcança tanto o fortalecimento por grãos finos quanto o fortalecimento por precipitação, mantendo excelente soldabilidade. Empresas líderes nacionais, como a Baosteel, alcançaram uma tenacidade a baixas temperaturas superior a 200 J de energia de impacto a -45 °C para uma chapa de aço X100M de 18,4 mm de espessura, superando em muito o padrão DNV-OS-F101 para dutos no Ártico. Notavelmente, a moderna tecnologia metalúrgica, por meio do tratamento com cálcio para melhorar a morfologia dos sulfetos, permitiu que o coeficiente de desempenho no eixo Z do tubo ultrapassasse 0,8, resolvendo eficazmente o desafio da indústria de ruptura lamelar em tubos de aço de grande diâmetro.
Em segundo lugar, o controle preciso do processo de fabricação de tubos de aço soldados com costura reta X100M. Durante a fabricação dos tubos, empresas líderes nacionais, como a Zhujiang Steel Pipe, utilizam o processo de conformação JCOE, que permite o controle da ovalização em ±0,5%D para tubos com diâmetro de 1422 mm e espessura de parede de 32 mm. A soldagem por arco submerso com múltiplos fios (até cinco fios em série) é empregada, combinada com testes ultrassônicos online e expansão total do tubo (deformação de 1,5%), resultando em um coeficiente de solda superior a 0,96. Dados de testes de campo do projeto Gasoduto Oeste-Leste III mostram que a vida útil à fadiga da solda do tubo de aço soldado X100M atinge 92% da do metal base, quase 40% superior à do tubo de aço soldado X70 tradicional. A aplicação de uma fábrica digital permite ainda um controle de precisão de 0,1 mm em todo o processo, desde a fresagem da borda da chapa até o chanfro da extremidade do tubo.
Terceiro, o valor revolucionário do tubo de aço soldado com costura reta X100M em aplicações de engenharia.
No projeto do Gasoduto da Ásia Central, o uso do tubo de aço com costura reta X100M aumentou a pressão de projeto de 12 MPa (para o tubo de aço X80) para 15 MPa, elevando a capacidade anual de transmissão de gás de um único tubo em 25% e reduzindo a espessura da parede em 14%, o que representa uma economia direta de 80.000 toneladas de aço (considerando um gasoduto de 300 quilômetros). Mais notavelmente, seu expoente de endurecimento por deformação (valor n) atinge 0,12, permitindo que ele suporte 1,5% de deformação plástica sem falhas em uma zona sísmica de magnitude 8. Testes de simulação conduzidos pelo instituto de pesquisa mostram que o uso do aço X100M em um gasoduto de 3.000 quilômetros poderia reduzir os custos de manutenção em US$ 320 milhões ao longo de todo o seu ciclo de vida.
Em quarto lugar, a evolução coordenada do sistema padrão para tubos de aço soldados com costura reta X100M.
Com a implementação da 46ª edição da norma API SPEC 5L, os requisitos técnicos para o aço X100M tornaram-se um sistema completo. O requisito de relação de área de cisalhamento para o teste DWTT (Drop Weight Rasging Test) a -15 °C é ≥85%, uma melhoria de 10 pontos percentuais em relação ao aço X80. A norma nacional GB/T 9711-2017 adiciona, de forma inovadora, uma solução A para o teste HIC (Hydrogen Induced Cracking), exigindo uma relação de comprimento de trinca (CLR) ≤15%. Essas normas rigorosas impulsionaram os fabricantes a desenvolver fórmulas de soldagem com baixo teor de carbono, com um equivalente de carbono (CEIW) ≤0,43%, reduzindo significativamente a suscetibilidade das soldas circunferenciais à fissuração a frio em campo.
Quinto, um avanço na adaptabilidade ambiental do tubo de aço soldado com costura reta X100M.
Para atender às necessidades específicas da região do Ártico, o tubo de aço X100M, recém-desenvolvido, mantém uma energia CVN (impacto Charpy) superior a 100 J a -60 °C. O tubo X100M utilizado no projeto Arctic 2 emprega, de forma inovadora, um sistema de proteção contra corrosão de dupla camada 3LPE+PP. Combinado com proteção catódica, esse sistema estende sua vida útil projetada para 50 anos. Em ambientes marinhos, a adição de uma liga resistente à corrosão contendo 0,3% de Cu e 0,05% de Sb mantém a taxa de corrosão na zona de respingos abaixo de 0,08 mm/ano, apenas um quinto da taxa do aço carbono convencional.
Sexto, Desafios técnicos em toda a cadeia produtiva do tubo de aço soldado longitudinalmente X100M
Apesar de suas vantagens significativas, o tubo de aço com costura reta X100M ainda enfrenta diversos desafios em sua industrialização. O amolecimento na zona termicamente afetada (ZTA) faz com que a dureza de algumas extremidades de solda caia abaixo de 220 HV10. Atualmente, a tecnologia de aquecimento por indução pós-soldagem pode reduzir a dureza para cerca de 245 HV10. Outro desafio reside na soldagem circunferencial em campo, que exige o desenvolvimento de arame de solda com aporte térmico inferior a 80 kJ/cm². Por exemplo, os consumíveis de soldagem MG-S63TW da Kobelco alcançaram excelente desempenho com energia de impacto superior a 47 J a -40 °C. Dados de testes de terceiros mostram que o CTOD (deslocamento de abertura da ponta da trinca) das soldas circunferenciais do X100M, utilizando o processo de soldagem automatizado, pode atingir 0,25 mm, atendendo plenamente aos rigorosos requisitos da norma BS7910.
Com o avanço da estratégia de “carbono duplo”, o tubo de aço com costura reta X100M demonstrará ainda maior valor no setor de CCUS (captura e armazenamento de carbono). Sua capacidade de suportar pressão permite o transporte de CO2 supercrítico acima de 15 MPa e foi aplicada com sucesso no projeto Quest, no Canadá. Instituições de pesquisa e desenvolvimento nacionais estão explorando a adequação do tubo de aço X100M para ambientes extremos com 90% de H2S e 10% de CO2. Testes preliminares mostraram que, ao reduzir o teor de Mn para menos de 1,2% e adicionar 0,02% de Ti, a tensão crítica para corrosão sob tensão por sulfeto (SSC) pode ser aumentada para 85% SMYS. Esses avanços tornarão o tubo de aço com costura reta X100M um material essencial para a infraestrutura energética de próxima geração, com a demanda global anual prevista para ultrapassar 3 milhões de toneladas até 2030.
Data da publicação: 08/08/2025